磷光是一种区别于荧光的发光现象，在显示、数据加密与防伪、分子开关和生物成像等领域受到广泛关注。在分析检测中，磷光发光寿命长和斯托克斯位移大的特性也赋予了其消除背景荧光干扰的能力，可实现痕量分析物的低（无）背景检测。因此，开发性能优异的室温磷光材料一直是相关学科领域的研究前沿。

历史上，人类对磷光现象最早的观测可追溯至我国炎黄时期关于夜明珠的记载。而后，Cascariolo于1603年发现Bolognian Stone（博洛尼亚石）经阳光照射且孕育一段时间会产生发光。迄今为止，已报道的无机室温磷光材料大多含有过渡/稀土金属，这是由于它们含有丰富的d/f电子，可提供磷光跃迁所需的能级结构。而对于不含过渡或者稀土金属的材料，人们认为一般难以产生磷光现象。

近期，我校分析测试中心吴鹏研究员团队发现：α-AlF₃具有激发依赖、颜色可调的长寿命室温磷光。其中，蓝色余辉超过7秒且肉眼可见。此前，铝基发光材料也有报道，但均掺杂有过渡或者稀土金属离子。此次所报道的α-AlF₃室温磷光材料，则完全由轻元素构成，不含过渡或者稀土金属，因而区别于此前的铝基发光材料。该研究以题为“Multicolor ultralong phosphorescence from perovskite-like octahedral α-AlF₃”近日发表于《自然•通讯》（Nature Communications），四川大学为第一单位，化学学院2022级博士研究生曹沛生为第一作者，吴鹏研究员为通讯作者。

图1.α-AlF₃激发依赖、颜色可调的长寿命磷光发射

α-AlF₃具有三维类钙钛矿结构，其由AlF₆八面体通过配体顶点相连的方式形成三维结构。与基于BX₆八面体的卤化物钙钛矿类似，α-AlF₃的发光表现出自陷态激子发射特征。此外，在AlF₆八面体结构中，F原子之间相互靠近，导致其n电子产生了较弱的空间共轭，进而诱导产生了簇发光（n→σ*跃迁）。簇发光是发现于富含n电子的非传统有机发光体中的一种新的发光现象，同样具有激发依赖颜色可调的磷光性质。值得一提的是，该团队还通过对磷光测试方法的更新和改进，发现了簇发光区别于传统发光的压力诱导磷光增强现象。

通过进一步的结构拓展，研究团队还发现了一些由BX₆八面体构建的无机材料也具有长寿命室温磷光。如：KAlF₄和(NH₄)₃AlF₆分别由二维和0维的AlF₆八面体所组成，同样也有长寿命的室温磷光。通过改变BX₆八面体基元中的中心金属(B)和配体(X)，也发现了AlCl₃、A1(OH)₃、Ga₂O₃、InCl₃和CdCl₂的发光现象。因此，BX₆八面体可能是一种无机发光材料的基元结构。

图2 BX₆八面体发光基元及其机制探究

该研究提出了BX₆八面体可能作为发光无机材料的母体结构，并发现了像AlF₃这样的无机材料在结构组成（轻元素）和发光机制（类似于有机簇发光机制）上的独特性。这些发现将加深对BX₆八面体发光材料的理解，并有助于其进一步发展。

该研究得到了国家自然科学基金委优秀青年基金和四川省科技厅等经费支持。

通讯作者吴鹏研究员为国家自然科学基金优秀青年基金获得者，长期工作在科研及分析测试一线，开展了一系列研究型分析测试工作，为分析测试更好地服务与支撑科学研究积累了宝贵经验。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33540-1。