日前，吉林大学电子科学与工程学院、集成光电子学国家重点实验室谢文法教授团队在《自然·通讯》(Nature Communications 14 (2023) 1257)上发表题为“A flexible organic mechanoluminophore device”的研究论文。该论文在团队之前对OLED载流子动力学(Science Advances, 2022, 8, eabm1999)、微腔光动力学(Light: Science & Applications, 2021, 10, 116)和新型应用(Light: Science & Applications, 2022, 11, 59)的研究基础上，提出并验证了一种新结构柔性有机力刺激响应发光器件。该器件利用聚合物压电薄膜的应力工程及顶发射有机发光器件的结构设计，解决了目前力刺激响应发光器件在亮光环境下辨识度低的问题，有望推动有机力刺激响应发光器件在光电防伪和物联网信息验证领域的应用。

    力刺激响应发光技术可以通过力刺激(如压力、摩擦力等)来产生发光信号并显示所需的图案，不需要外部电源和控制器等设备的支持，可以大大降低设备的成本和复杂度，因此在物联网、智能织物、健康监测、可穿戴电子等方面具有广泛应用前景。近年来，力刺激响应发光技术在材料和器件方面取得了显著进展。例如，力致发光材料和摩擦电/压电发电机驱动的电致发光器件等新型材料和器件相继问世，推动了该领域的发展。然而，大多数力致发光材料需要在使用前进行预辐照，这影响了这些材料在实际应用中的便捷性。相比于常规电致发光器件，基于摩擦电/压电效应的力刺激响应发光器件具有自驱动特点，极大改善了器件的便携性和适用性。然而，目前该类器件存在发光强度低和在亮光环境下难以被肉眼识别等问题，限制了其应用发展。因此，如何提升力刺激响应发光器件在亮光环境下的辨识度，并建立一套科学的力刺激响应发光器件设计策略及性能评估方法，是该领域的关键挑战。

    针对以上问题，研究人员提出在PEN衬底上集成高性能顶发射OLED与有机薄膜压电发电机实现柔性有机力刺激响应发光器件的策略，通过优化设计压电发电机的弯曲应力和顶发射有机发光器件的光传输过程，成功解决了器件的辨识度问题。在此基础上，研究人员提出了以生理等效亮度和恰可识别环境光照度(JNAI)为参数的器件性能评价方法，这是对力刺激响应发光器件性能首次进行定量表征。优化后的力刺激响应发光器件能够在手指拨动的低频、小幅度激励下产生明显的脉冲光发射。其生理等效亮度达到11.5 cd/m2，JNAI高达3000 lux，能够在室外阴天或室内开灯的情况下明显辨识。

    研究人员还进一步探索了有机力刺激响应发光器件的应用场景。通过将光致发光、电致发光和力刺激响应发光三种过程集成在一起，实现了多功能防伪器件，可以将电、光和力输入转换为图案化显示，从而提高OLED基防伪技术的安全性，为防伪领域提供了新方案。该研究为力刺激响应发光器件的结构设计提供了新思路和理论依据，对于拓展有机电子器件的应用领域、促进力刺激响应发光器件在光电防伪和物联网验证等领域的产业化发展具有重要意义。

    上述研究成果的第一完成单位是吉林大学，研究工作得到了美国宾夕法尼亚州立大学余存江教授课题组的支持与帮助。论文的第一作者为吉林大学博士研究生张晴扬，共同通讯作者为吉林大学谢文法教授、美国宾夕法尼亚州立大学余存江教授。本工作得到了国家自然科学基金、吉林省科技发展计划项目及香江学者计划的支持。

图：有机力刺激响应发光器件及其工作原理

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-36916-z

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