刺激響應型室溫磷光（RTP）材料在智能光電子材料領域展現出巨大的應用潛力。然而，該類材料的發展長期受制于一個關鍵瓶頸：需要持續的外部刺激才能維持其響應狀態。近日，蘭州大學唐瑜與呂少瑜在前期無機亞穩室溫磷光水凝膠（Adv. Mater. 2026, 38, e14693）工作基礎上，創新性地提出了一種有機亞穩態材料的構建新策略，解決了這一關鍵挑戰。該工作通過將過飽和離子液體引入高分子聚合物骨架中，通過瞬時刺激即可獲得 RTP室溫磷光水凝膠。該工作不僅為解決現有刺激響應室溫磷光材料依賴持續刺激的共性挑戰提供了切實可行的設計策略，更重要的是實現了有機材料體系的“亞穩態”，從而解鎖了傳統材料無法企及的新功能。
2026年2月20日，相關成果近期以“Organic Metastable Hydrogels via In Situ Ionic‐Liquid Crystal Stacking for Latching Room‐Temperature Phosphorescence”為題發表在Advanced Materials上。蘭州大學博士生楊熙鵬為本文的第一作者，蘭州大學唐瑜和呂少瑜教授為文章的通訊作者。
圖1. 通過離子液體原位堆疊策略實現刺激響應型 RTP 水凝膠
作者以N,N''''-二甲基丙烯酰胺（DMAM）為單體，1-羧甲基-3-甲基咪唑氯鹽（IL）為離子液制備了過飽和水凝膠。在外部刺激（如冷卻、觸碰或晶種）的作用下，透明的水凝膠會轉變為不透明的結晶態并產生磷光。與傳統刺激響應RTP材料通常需要光、熱、力等外界因素的持續作用相比，該工作中的水凝膠僅需一次短暫的初始刺激（瞬態刺激），即可發生離子液體的原位堆疊，使得柔軟的水凝膠轉變為強韌的結晶態，并在此后無需任何持續刺激，長期保持其增強的機械性能和磷光特性。與轉變前的亞穩態相比，結晶后水凝膠的韌性提高了10倍，磷光壽命延長了34倍。上述性能的提升源于其獨特的微觀結構演變：原位堆疊形成的離子液體晶體限制了聚合物鏈段的運動，并促進了鏈間的相互纏結，從而大幅提升了水凝膠的韌性。聚合物鏈的緊密纏結反過來又促進了離子液體晶體更加致密有序的堆疊，這種高度有序的剛性環境有效抑制了非輻射躍遷，從而實現了室溫磷光壽命的提高。
為了深入理解這一動態轉變過程，作者利用二維相關光譜技術與單晶分析明確了在離子液體結晶過程中，水凝膠內不同化學基團的微觀響應順序。這一結果為上述韌性和磷光壽命的提升提供了從分子級別到原子級別的直接證據，清晰地揭示了從離子液體有序排列到聚合物鏈受限，再到宏觀性能優化的完整鏈條。
基于RTP水凝膠瞬態觸發、長效維持的特性，作者將該水凝膠拓展至多個前沿應用領域。利用其結晶后的高韌性和可拉伸性，作者構建了可拉伸的信息加密平臺，為柔性電子器件中的信息安全提供了新思路。此外，研究還發現，通過使用連續的紫外光照射來破壞離子液體晶體中的強氫鍵，該水凝膠獲得了對紫外光的響應特性，可用于檢測紫外敏感藥物的分解過程，展示了其在生物醫藥監測領域的應用潛力。
圖2. RTP水凝膠的紫外響應行為及其潛在應用
該工作得到了國家自然科學基金、111引智計劃、甘肅省自然科學基金和中央高；究蒲袠I務費的支持。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.72626
