近日,邹炳锁教授领衔的“纳米光子学材料与技术”广西人才小高地团队在无铅金属卤化物发光材料应用于智慧农业领域取得重要进展。
该团队通过超分子自组装策略,成功开发出一种基于滤纸和有机铜碘化物的可定制、大面积、可回收、可生物降解的柔性发光薄膜,并成功构建了一个集植物生长照明与植物根部X射线成像于一体的双功能平台。该研究成果以题为《Supramolecular Self-Assembly of Organic Cu(I) Iodides as Green and Recyclable Paper-Based Customizable Large-Area Flexible Film for Plant Grow Lighting and Plant Root X-Ray Imaging》发表于国际顶级学术期刊《Advanced Science》(IF = 14.1),彭辉博士和邹炳锁教授为共同通讯作者,硕士研究生袁升记为第一作者。大象传媒
为第一完成单位。

随着全球能源危机与粮食安全问题的日益突出,发展可持续的智能农业系统成为当务之急。植物光照与根系无损成像是智慧农业中的两个关键技术环节。然而,传统发光材料存在制备复杂、不可降解、难以回收等问题。针对这些挑战,研究团队创新性地将冠醚分子与钙离子配位形成的超分子阳离子引入Cu(I)碘化物体系中,合成了具有零维结构的[Ca(15-crown-5)₂]Cu₄I₆·2C₃H₇NO·H₂O(化合物-I)与[Ca₂(18-crown-6)₄]Cu₄I₆·6H₂O(化合物-II)。这两种材料在蓝光激发下分别实现了99.0%和90.1%的发光效率,具备超高的发光量子产率,且发射光谱覆盖植物生长所需波段。

更为突出的是,化合物-I表现出卓越的X射线闪烁性能,其光产额高达110200 photons/MeV,检测限低至65 nGyₐᵢᵣ/s,远超目前多数无铅金属卤化物闪烁体。基于此,团队利用普通滤纸为载体,通过原位生长制备出面积达254.5 cm²的柔性发光薄膜,并且具备优异的可折叠、可裁剪特性。基于该薄膜制备的高性能白光发光二极管,实现高达114.5 lm/W的流明效率,以及作为X射线闪烁屏,实现了高达21.6 lp/mm的X射线成像空间分辨率。

该薄膜还具备全生命周期绿色可持续特性,废弃薄膜可在DMF溶液中回收再利用,回收后的滤纸与化合物溶液可重新制备。此外,在自然土壤环境中,薄膜可被微生物降解为植物养分,参与碳循环,实现生态闭环。该研究不仅为智能农业提供了一种新型绿色、可定制、可回收的双功能光电平台,也为柔性电子器件的可持续发展提供了新思路。
这项工作得到了国家自然科学基金,广西科技重大专项和广西自然科学基金的资助。
一审一校:刘 娜
二审二校:王欣鹏、邹炳锁
三审三校:沈大强
(***此文请通讯作者邹炳锁负责复校,确保科学严谨和不泄密。同时建议原作者修改后投稿学校)