近日，理学院化学系孙丽宁教授团队在稀土金属有机框架领域再取得重要进展，相关研究结果以“Upconversion Lanthanide-based Two-dimensional Metal-Organic Frameworks for Multi-Mode Information Encryption”为题发表在化学顶级学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition，JCR和中科院一区Top）上。该论文第一作者为2022级博士生陈嘉博，共同第一作者为谢耀博士，邢菲菲副教授为合作作者，上海大学为第一作者单位和第一通讯作者单位。
二维发光金属有机框架（2D MOFs）是一类具有层状结构的先进功能材料，因其独特的层状结构和优异的光学性能，在光电器件、传感及信息存储等领域具有巨大的应用前景。然而，现有二维发光MOFs的研究主要集中于下转移发光领域，关于其上转换发光的研究非常稀缺，这使得材料难以响应近红外光等低能量光源，极大限制了其在高端防伪等领域的应用。上转换发光技术能够实现“低能量激发-高能量发射”的反斯托克斯过程，其在生物标记、信息安全等领域具有重要应用价值。
上海大学理学院化学系孙丽宁教授课题组通过创新性的材料设计，采用低温溶剂热法成功制备了二维层状Yb-PMA MOFs，并通过引入Ho3+激活剂构建了能量转移体系。该材料中，Yb3+敏化剂可有效捕获980 nm近红外光，经能量传递给Ho3+离子，最终实现Ho3+红色上转换发光，突破了传统二维MOFs材料的光学局限。此外，该团队通过掺杂Tb3+或Eu3+离子，实现了兼具上转换发光和下转移发光的稀土多模式发射二维MOFs材料，其多波长响应特性为开发高级防伪系统创造了条件。
受二维材料层状结构的启发，该团队创新地采用超声剥离技术，将不同稀土组分MOFs层层堆叠构建多层二维MOFs复合材料。首次在不同组分间通过界面能量转移效应成功实现了上转换发光，为调控二维MOFs的发光性能开辟了新途径。基于材料独特的上转换/下转移发射特性，该团队还探索了该类材料在多级信息存储中的应用，二维发光MOFs能够在不同激发条件产生差异化的光学信号，用于构建多级信息存储系统，显著提高数据存储的密度和安全性，为稀土MOFs多功能材料的开发提供了新的思路。
该研究工作由上海大学和加拿大Concordia University合作完成，孙丽宁教授和John A. Capobianco教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、上海市国际科技合作项目及上海市东方英才计划拔尖项目的大力支持和资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202509093
