Small:聚集诱导发光材料助力高性能有机微纳激光器

有机微纳激光器具有高机械柔韧性、易掺杂、高光学品质、低成本等特点,受到了广泛的关注。传统的有机增益材料(如罗丹明),通常受限于聚集引起的发光猝灭效应,阻碍了有机微纳激光器的进一步发展。2001年唐本忠院士提出了聚集诱导发光(AIE)材料的新概念,开辟了实现有机发光材料的聚集态高效发光的新思路。而将AIE材料作为激光增益材料,有望避免传统有机发光材料由于聚集引起的发光猝灭效应影响,为实现高掺杂、高光稳定性的有机激光提供新的思路。在本论文中,我们通过引入典型的非晶态AIE材料(TPE-BODIPY),利用表面张力诱导的自组装方法,获得高掺杂、高稳定性的有机微纳激光器。与传统的有机微纳激光器不同,我们所使用AIE材料在最初的THF和高粘度聚合物(即环氧树脂)组成的混合物溶液中是几乎不发光的,但通过引入诱发聚集的不良溶剂(水)后,通过AIE材料和环氧树脂的共同聚集可形成发光的高品质微球,并在激光泵浦下实现高稳定的激射,通过调控实现了室温下波长为538.2 nm、线宽为0.2 nm的单模激光激射。进一步的研究表明,基于此种AIE材料的激光器易于实现高达10wt%的掺杂浓度,可大大降低激光的阈值;同时在持续泵浦1小时条件下仍保持稳定激光输出,呈现出良好的激光稳定性,大大提高了激光性能。考虑到有机发光材料的良好的物理和化学性质,尤其是丰富的AIE家族以及可用于修饰AIE材料的各种官能团,这一研究成果将进一步推动有机激光器的发展,并将在化学传感、生物学等领域中具有广阔的应用前景。本论文由华南理工大学的杨中民教授、唐本忠院士、胡蓉蓉教授、虞华康教授合作完成。

相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201907074)上。