传统生色团的改造:从聚集导致荧光猝灭到聚集诱导发光

传统的荧光生色团聚集后导致荧光淬灭,即聚集导致荧光猝灭(ACQ)现象。ACQ现象的存在严重限制了荧光生色团的应用。与ACQ相反,有一类发光材料在良溶剂中荧光微弱甚至没有荧光,然而,在聚集状态下荧光显著增强,这种现象被命名为聚集诱导发光(AIE)现象。AIE材料的迅速发展为ACQ材料带来了契机,众多研究者利用AIE体系改造ACQ生色团使传统ACQ材料具有新的性能和应用价值。介绍了近年来有关利用AIE体系改造ACQ生色团的研究进展。侧重总结了利用噻咯体系、取代乙烯体系(主要包括四苯基乙烯、三苯基乙烯及三苯基乙烯基咔唑)和三苯基丙烯腈体系对三苯胺类、稠环类和并苯酰亚胺类ACQ生色团的改造,及得到的新材料的性能和应用,并对该领域的发展前景进行了展望。

前沿科研成果融入分析化学实验教学——高亮度荧光聚合物纳米颗粒的合成及表征

荧光纳米颗粒在生物成像、传感和诊断等领域展现了广阔的应用前景。然而,传统的有机染料常受到聚集导致荧光猝灭效应的限制。本文以自组装聚合物纳米颗粒的制备和表征为例,将反离子增强荧光策略引入分析化学实验教学,为学生提供了一种新型荧光增强方法的实践体验。通过这一实验,学生能够掌握聚合物纳米颗粒的合成、表征技术及反离子增强荧光发射的原理,深入理解荧光聚集导致猝灭效应及其解决方法。该实验设计不仅有效提升了学生对分析化学知识的理解和应用能力,还拓展了其对纳米材料科学的认知,为未来在相关领域的研究奠定了坚实基础。

具有聚集诱导发光特性含萘单元共轭聚合物的合成

首先氯化亚砜和2,6-萘二甲酸酰氯化反应合成2,6-萘二甲酰氯(M1),然后M1和叔丁基苯傅-克酰基化反应合成2,6-二(4-叔丁基苯甲酰基)萘(M2),进而与1,2-乙二硫醇合成2,6-双(2-(4-(叔丁基)苯基)-1,3-二巯基-2-基)萘(M3),最后以六羰基钨为催化剂,分子间脱硫反应制备含萘单元共轭聚合物PNTB。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪、凝胶渗透色谱仪、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计对M2、M3和PNTB的化学结构、相对分子质量和光学性质进行测试与表征。结果表明,随四氢呋喃/水(THF/H2O)混合溶剂中水分数不断增加,PNTB的荧光强度呈递增的趋势,表明PNTB具有聚集诱导发光特性。PNTB在溶液状态(THF为溶剂)和聚集状态(THF/H2O,体积比10/90)的荧光量子产率分别为1.83%和12.74%,说明PNTB容易发生聚集,聚集诱导发光效果良好。

取代基对3,3′-(1,4-苯撑)双(2-苯基丙烯腈)荧光性质的影响

探索聚集诱导发光(AIE)与分子结构的关系对理解AIE机理和设计AIE材料至关重要。本文合成了2个具有对称结构的腈基二苯乙烯衍生物:3,3'-(1,4-苯撑)双(2-(对硝基苯基)丙烯腈)(BCS-NO_(2))和3,3'-(1,4-苯撑)双(2-(对氨基苯基)丙烯腈)(BCS-NH_(2)),旨在研究不同取代基对腈基二芳基乙烯荧光性质的影响。BCS-NO_(2)具有典型的AIE活性,但结构相似的BCS-NH_(2)却表现出聚集导致猝灭(ACQ)性质。通过研究BCS-NH_(2)的荧光光谱对溶剂极性的依赖关系,发现BCS-NH_(2)具有很强的分子内电荷转移性质,这意味着它具有强共轭和刚性平面分子构型。但BCSNO_(2)分子的共轭程度小,具有柔性结构。因此,不同取代基决定了分子的共轭程度和分子构型,并导致不同的聚集态荧光特征。

一种三态发光的液晶基元合成、自组装及光物理性质

聚集导致猝灭(ACQ)分子在单分子态(如稀溶液)高效发光,而聚集诱导发光(AIE)分子在聚集态(如固态)高效发光。这一单态发光的特性严重制约着发光材料的应用。本工作中,我们合成了一种三态(溶液、凝胶、液晶)发光的phasmid液晶基元(PHAgen-12),并考察了其自组装性质与光物理性质。PHAgen-12的两端为一代树枝单元,中间为“二苯基氰基乙烯(AIE)+二苯基丁二炔(ACQ)+二苯基氰基乙烯(AIE)”的刚性核,具有D-A-π-A-D的特征。该分子在普通溶剂(如THF、DCM)中可以溶解;在选择性溶剂烷烃中形成柱状胶束,并可凝胶化;在固态形成六方柱状液晶相,单分子层厚度(~0.44 nm)的单胞内含有~4个分子。PHAgen-12在单分子态表现出ACQ分子的性质,在氯仿中荧光量子产率(QY)为~90.3%;在聚集态表现出AIE性质,PHAgen-12/十二烷凝胶体系(质量百分比为30%)的QY为58.5%,本体液晶态的QY为85.5%。