當(dāng)前視點(diǎn)！中國(guó)科技大學(xué)實(shí)現(xiàn)具有聚集可調(diào)雙發(fā)射性質(zhì)的三維手性分子碳納米環(huán)

(相關(guān)資料圖)

具有聚集誘導(dǎo)發(fā)射(AIE)和聚集誘導(dǎo)猝滅(ACQ)效應(yīng)的雙發(fā)射有機(jī)材料在文獻(xiàn)中很少報(bào)道，通過調(diào)控這類有機(jī)分子的聚集程度可以實(shí)現(xiàn)多色熒光發(fā)射。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜平武教授課題組合成了首個(gè)具有聚集可調(diào)雙發(fā)射性質(zhì)的手性雙環(huán)分子，并與楊上峰教授課題組合作，通過AIE效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了圓偏振發(fā)光性質(zhì)（CPL）的增強(qiáng)。這項(xiàng)研究成果近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》以“An unexpected dual-emissive luminogen with tunable aggregation-induced emission and enhanced chiroptical property”為題發(fā)表（Nat. Commun.2022,13,3543）。

聚集誘導(dǎo)發(fā)射現(xiàn)象在生物探針、化學(xué)傳感器和光電材料中具有巨大的潛在應(yīng)用。在許多傳統(tǒng)系統(tǒng)中，ACQ發(fā)光體通常在溶液狀態(tài)強(qiáng)烈發(fā)光，但在聚集時(shí)會(huì)遇到不同程度的聚集引起的猝滅效應(yīng)。與典型的ACQ分子相比，AIE發(fā)光體（圖1a）在聚集態(tài)具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，在文獻(xiàn)中，很少報(bào)道同時(shí)具有AIE和ACQ效應(yīng)的材料。溶液和聚集態(tài)雙發(fā)射材料可以完全填補(bǔ)ACQ和AIE材料之間的空白，提供許多潛在的應(yīng)用價(jià)值，例如聚集可調(diào)的多色熒光發(fā)射和單分子白光發(fā)射可用于制備發(fā)光器件。另外，對(duì)于具有CPL活性手性分子，AIE效應(yīng)可以使其在聚集態(tài)獲得增強(qiáng)的圓偏振發(fā)光性質(zhì)。

圖1. a)傳統(tǒng)AIE發(fā)光體示例；b) 具有聚集可調(diào)雙發(fā)射性質(zhì)的手性雙環(huán)分子（SCPP[8]）。

近日，合作研究團(tuán)隊(duì)基于前期共軛連體雙環(huán)的研究工作（Angew. Chem. Int. Ed.2021, 60, 17368-17372），通過將具有AIE活性的1,2,4,5-四苯基苯用對(duì)苯撐單元固定，成功合成了首個(gè)具有聚集可調(diào)雙發(fā)射性質(zhì)的手性有機(jī)雙環(huán)分子，稱之為SCPP[8]（圖1b）。在含有不同水體積(fw)的四氫呋喃和水混合物中研究了SCPP[8]的熒光現(xiàn)象。SCPP[8]可以在溶液中發(fā)出青藍(lán)色熒光而在聚集態(tài)發(fā)射紅色熒光，聚集態(tài)與稀溶液相比有高達(dá)102nm紅移（圖2a）。更重要的是，通過調(diào)控SCPP[8]的聚集程度可以實(shí)現(xiàn)青色-白色-紅色的多色熒光發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了單分子近白光發(fā)射，其CIE坐標(biāo)約為(0.33, 0.37)(圖2b-c）。SCPP[8]具有新型非消旋手性結(jié)構(gòu)，用高效液相色譜儀分離了(M)/(P)-SCPP[8]兩種手性異構(gòu)體，通過變溫圓二色譜證實(shí)了其構(gòu)型的出色穩(wěn)定性（圖2d）。另外，通過圓偏振熒光光譜儀測(cè)量了兩種手性異構(gòu)體在聚集態(tài)和溶液中的圓偏振發(fā)光性質(zhì)，證實(shí)了(M)/(P)-SCPP[8]的CPL性質(zhì)可以通過AIE效應(yīng)增強(qiáng)（圖2e）。

圖2. (a)SCPP[8]在四氫呋喃和水混合物中的熒光光譜; (b)CIE色度圖; (c)多色熒光發(fā)射照片；(d)變溫圓二色譜圖；(e)SCPP[8]在溶液中和聚集態(tài)的CPL圖。

該工作實(shí)現(xiàn)了首個(gè)具有聚集可調(diào)雙發(fā)射性質(zhì)的手性雙環(huán)分子的合成，SCPP[8]展現(xiàn)了出乎意料的多色熒光發(fā)射、單分子近白光發(fā)射，穩(wěn)定的固有手性和增強(qiáng)的CPL性質(zhì)，將在 AIE傳感器、白光發(fā)射器件和手性材料中具有潛在應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)與工程系博士生張新宇為文章的第一作者。杜平武教授和楊上峰教授為論文的共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21971229, U1932214，51925206）、科技部重大研究計(jì)劃（2017YFA0402800）、和合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心的資助。

標(biāo)簽： 熒光發(fā)射 手性分子 可以實(shí)現(xiàn)