近日，我所氢能与先进材料研究部氢化物能源化学研究中心（DNL1901组群）陈萍研究员和何腾研究员团队基于碱金属取代策略，成功开发出一类新型高性能固态荧光材料——碱金属氮杂芳烃盐 (Alkali Metal N-Heteroarene Salts)。

前期，研究团队利用金属取代策略，成功合成一系列金属有机化合物 (Metalorganic Compounds, MOCs) ，并在储氢及离子传导领域积累了丰富经验：开发了MOCs储氢新体系 (Angew. Chem. Int. Ed., 2019；Energy Storage Mater., 2020；J. Energy Chem., 2025；Angew. Chem. Int. Ed., 2025)，克服了高储氢量与理想脱氢焓变难以兼得的难题；并将MOCs材料拓展至固态离子传导领域 (Angew. Chem. Int. Ed., 2023； Adv. Funct. Mater., 2024；J.Am.Chem.Soc., 2026)。

与此同时，有机发光材料在照明、显示、生物成像等领域展现出广阔的应用前景。然而，传统有机小分子在固态下常因分子内振动及π-π堆积等分子间相互作用，引发非辐射跃迁，导致荧光猝灭、发光效率低下，尤其难以实现长波长发射。因此，如何同时提升发光效率并调控发光颜色，已成为该领域的核心挑战之一。基于上述研究基础，团队首次将碱金属取代策略引入发光材料研究。本工作中，研究团队用碱金属 (锂、钠、钾) 取代氮杂芳烃 (如咪唑、吲哚、咔唑等) 中氮原子上的活泼氢，成功合成了超过30种新型离子型荧光材料。理论计算与晶体结构解析揭示了发光增强与颜色调控的微观机制：一方面，碱金属离子与氮杂芳烃阴离子之间通过金属-氮σ键和阳离子-π相互作用，形成刚性离子晶格网络，大幅降低激发态结构弛豫能，抑制分子内振动和非辐射跃迁，从而显著提升发光效率；另一方面，碱金属的引入使氮杂芳烃形成阴离子，增加共轭体系电子云密度，调控材料带隙，使其在可见光谱范围内呈现丰富的荧光发射。此外，团队还成功展示了该类材料在信息防伪领域的应用潜力。该工作为开发高效、可调的小分子基发光材料提供了新思路。

相关研究成果以“Alkali Metal N‑Heteroarenes as A New Family of Luminescent Materials”为题，发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。该工作的共同第一作者是我所DNL1901组博士研究生汪玉婷和博士后Khai Chen Tan。（文/图 汪玉婷、Khai Chen Tan）

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-72600-8