北京理工大学在“不可见冰”高对比成像研究中取得重要进展

北京理工大学贺志远教授课题组与蔡政旭教授课题组合作，在“不可见冰”高对比成像研究中取得重要进展。相关研究成果以Ion-Specific Freezing-Induced NIR Phosphorescence: Interfacial Synergy Enables Imaging of “Invisible Ice”为题，在化学顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表。北京理工大学材料学院贺志远教授、蔡政旭教授和陈笑非教授为论文共同通讯作者，董宇平教授对该工作给予了重要指导。

结冰广泛存在于航空、电力和风能等领域，但透明冰或“不可见冰”往往难以通过传统方法准确识别。针对这一问题，研究团队设计并合成了一系列离子型发光探针PP4P-X（X = F^-, Br^-, I^-, NO3^-, SCN^-），系统研究了不同反离子对冻结诱导发光行为的影响。研究发现，冻结过程普遍能够增强其荧光，而近红外磷光的开启则表现出显著的离子特异性，其中PP4P-F的冻结诱导增强响应最为显著，PP4P-Br次之，其余探针则未表现出明显的近红外磷光增强现象。

机理研究表明，PP4P-F和PP4P-Br在冰-水界面的特异吸附可诱导探针分子在冻结前沿形成致密聚集，从而促进系间窜越并抑制三重态非辐射衰减，最终实现近红外磷光增强。基于这一机制，PP4P-F能够在聚氨酯海绵、水凝胶、生物组织和冻土等复杂体系中实现高对比度冰成像，冻结后信噪比最高提升152倍，并可用于风洞条件下模型飞机结冰位置与厚度演化的可视化监测。该工作为复杂环境中“不可见冰”的非接触、原位、定量检测提供了新方法，也为离子调控冻结界面发光材料的设计提供了新思路。

该研究工作得到了国家自然科学基金区域创新发展联合基金、国家自然科学基金项目、北京市科技计划项目、北京市自然科学基金项目、河北省自然科学基金项目以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

相关链接： https://doi.org/10.1002/anie.7443864