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。

抗聚集诱导荧光猝灭的固态发光碳纳米点:制备、光物理性质及应用

碳点由于其低毒性、易制备、良好的光稳定性及可调的发光等特性有望成为一类理想的新型固态发光材料。然而,由于聚集诱导荧光猝灭(ACQ)效应的存在,使得碳点在固态发光领域的发展受到了限制,因此制备具有抗ACQ效应的固态发光碳点是碳点研究领域的一个重要方向。本文根据固态发光碳点研究的最新进展,从碳核、表面态调控、超分子及聚合物交联增强发光方面分类总结了具有抗ACQ效应固态发光碳点的制备方法及光物理性质,探讨了其实现固态发光的物理机制。此外,还介绍了该类碳点在固态发光领域的应用进展,并对固态发光碳点的发展现状和所面临的问题进行了讨论。

聚集诱导双发射固态红光碳点的制备与表征

使用环保、易操作的一步溶剂热法制备了一种具有聚集诱导双发射效应的固态红色荧光碳点,并对其结构和光学性能进行了表征和分析。该碳点在分散态中表现出蓝色发射,而在聚集状态或粉末态下则表现为红色发射。随着水的浓度增加,该碳点的荧光发射逐渐红移,证实了其聚集诱导发射效应。基于此独特的双发射和聚集诱导发射效应,该碳点在指纹检测、油墨印刷和防伪等领域均具备广阔的应用前景。

氮、硫掺杂具有聚集诱导发光绿色碳点的制备与表征

由于聚集诱导猝灭效应(ACQ)的存在极大地限制了碳点(CDs)在固态领域的应用,本文采用环保、低成本的一步溶剂热法制备了一类氮/硫掺杂具有高荧光量子产率(PLQY)和AIE效应的新型CDs(G-CDs),并对其结构和光学性质进行了分析和表征。G-CDs在溶液中表现出蓝色发射(λ=400 nm),而在聚集状态或粉末态下则表现为绿色发射(λ=500 nm),并测得粉末的PLQY为48.6%。随着水的浓度增加,G-CDs发生聚集荧光发射红移,证实了CDs的AIE特性。基于这种独特的双发射特点和AIE效应,G-CDs在信息加密、油墨印刷和发光照明方面具有重要的应用潜力。

基于AIE效应的内源性硫化氢荧光探针的研究进展

合理设计监测内源性硫化氢的荧光探针分子有助于充分了解其生理和病理功能.目前,在研的检测硫化氢的小分子荧光探针多存在聚集诱导猝灭效应,因此克服此缺陷的聚集诱导发光效应荧光探针的研究受到越来越多的关注.本文结合研究实践简要综述了近几年具有聚集诱导发光效应的化学反应型硫化氢活体成像荧光探针的研究进展及设计思想并进行展望,以期对该领域研究提供一些借鉴和思考.

酰胺基多孔有机聚合物/玫瑰红改性光致抗菌棉织物

为解决光致抗菌织物上光敏剂(PS)聚集诱导引起的猝灭(ACQ)效应,通过在棉织物上原位合成一种含二苯甲酮结构的酰胺基多孔有机聚合物(POP-CF),并吸附孟加拉玫瑰红(RB),制备成抗菌棉织物(RB@POP-CF)。结果表明:POP-CF的BET比表面积为28.914 m2/g,孔径为3.407 nm;其对RB主要以物理吸附为主,最大吸附量为5.22 mg/g;RB在POP-CF孔中的分散吸附显著降低了ACQ效应,在模拟阳光照射下,二苯甲酮结构与RB分子协同高效地产生活性氧(ROS),达到4.18 mg/L;10 min内可杀死99.88%的大肠埃希菌和99.99%的金黄葡萄球菌。

ACQ、AIE聚合物纳米粒子发光性能及其在喷墨印花中的应用

为探究聚集诱导猝灭(ACQ)型和聚集诱导发光(AIE)型聚合物纳米粒子(PNPs)的发光性能,以及二者在喷墨印花中的应用效果,采用细乳液聚合技术原位包覆ACQ染料尼罗红(NR)和AIE染料四苯基乙烯(TPE),制得ACQ-PNPs和AIE-PNPs。采用重量法、动态光散射、扫描电镜、紫外-可见分光光度法和荧光光谱法等研究了染料用量对PMMA/NR NPs和PMMA/TPE NPs的最终转化率、颗粒特征和发光性能的影响;将poly(MMA-co-20%BA)/NR NPs和poly(MMA-co-20%BA)/TPE NPs乳液配制成墨水,用于棉织物的喷墨打印,探究两类墨水在棉织物上的喷墨印花效果。结果表明:当染料质量分数低于1.5%时,NR和TPE染料对PMMA/NR NPs和PMMA/TPE NPs体系聚合反应最终转化率和纳米粒子尺寸影响均较小,PMMA/NR NPs荧光强度随NR染料质量分数的增加呈现先增加后趋于稳定的趋势,而PMMA/TPE NPs荧光强度与TPE染料近乎呈线性正相关。此外,经poly(MMA-co-20%BA)/NR和poly(MMA-co-20%BA)/TPE NPs墨水喷墨打印后的棉织物,其图案分别呈现出明亮的红色和蓝色荧光。研究表明,在合适的染料浓度范围内,采用细乳液聚合法制得的ACQ和AIE聚合物纳米粒子乳液在喷墨印花领域中均有良好的应用前景。

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。

湿法纺丝制备的热致发光尼罗红纤维及其性能研究

刺激响应性荧光材料可在力、电、热等外界刺激下荧光行为发生明显变化,在生物分析、加密防伪、光开关、传感检测等领域拥有巨大的应用潜力,其中热响应因为成本低、来源丰富受到广泛关注。热响应荧光变色的纤维材料作为智能服装的基本组成部分,具有重要的理论研究与应用开发价值。利用尼罗红染料聚集荧光猝灭的特性,通过饱和脂肪酸在降温/升温过程中的结晶/熔融转变,驱动尼罗红荧光分子的聚集/分散状态的转变,实现荧光颜色在off-on状态的可逆变化,并将其与湿法纺丝技术相结合,最终获得热致发光尼罗红纤维。制备的纤维可在发出红色荧光与荧光猝灭之间切换,且荧光颜色经多次循环测试后仍稳定不变,证明了热致发光尼罗红纤维良好的荧光可逆性。

基于有机小分子的聚集诱导猝灭(ACQ)-聚集诱导发射(AIE)转换研究进展

传统的有机荧光分子大多数具有不良的聚集诱导猝灭(ACQ)效应,限制了他们在很多领域的应用.因此,如何保持传统共轭分子功能特性的同时实现ACQ向聚集诱导发射(AIE)的转变具有十分重要的意义.近年来许多课题组在该领域做了大量的突破性工作,根据聚集诱导发射发光分子(AIEgen)的构建方式和结构特点,将其分为基于分子内运动受限(RIM)机理使用典型AIE基元(如四苯乙烯单元)修饰ACQ基元,以及基于RIM机理引入三苯胺或氰基乙烯等功能性单元实现零起点构建AIE分子两大类.在后者中,一些涉及同分异构与激发态分子内质子转移(ESIPT)机制的其他AIEgen体系的构建在近年比较突出.基于此分类,从AIEgen的结构、性能、机制和应用四个方面,重点综述了近5年国内外从ACQ分子出发合成AIE分子的构建策略.

聚是满灯明

荧光的发现与荧光染料的发展丰富了我们的生活并在生产实践中获得了重要的应用,在众多的荧光染料中聚集诱导发光材料作为荧光染料家族的新成员,近年来发展迅速。本文介绍了聚集诱导发光现象的发展历程、聚集诱导发光材料的应用及未来应用的展望。

荧光共价有机框架材料的研究进展

共价有机框架材料(covalent organic framework materials,COFs)是一类多孔结晶性有机材料,它通过共价键连接有机构筑单元制备.COFs具有密度低、比表面积大、孔径可调控、稳定性高等优点,因此被应用到气体储存、吸附、光电、催化和化学传感等领域,其中具有ACQ/AIE效应的荧光COFs材料更是引起了广泛的关注.文章对荧光COFs材料的分类、连接方式、拓扑结构和应用进行了归纳和总结.

利用邻-碳硼烷可变的C-C键实现发光分子从ACQ到AIE转变(英文)

利用邻-碳硼烷骨架中可变的C-C键,将在聚集态会发生猝灭(ACQ)的传统发光分子和具有振动自由度的碳硼烷基团连接起来,合成了带有聚集诱导发光(AIE)效应的邻-碳硼烷基发光分子。通过紫外可见吸收光谱、DFT计算、发射光谱及晶体结构测定等手段,研究了邻-碳硼烷可变的C-C键对化合物性质的影响。结果表明,在邻-碳硼烷骨架的碳原子上引入不同的取代基可以改变C-C键的振动特性,从而能够调控化合物的发光性质,并有效实现从ACQ到AIE的转变。

离子聚合物对罗丹明B荧光发光行为的影响

传统荧光分子由于具有聚集诱导猝灭效应,其在高浓度或固态状态下荧光消失,限制了其实际应用。为克服这一缺陷,研究合成基于丙烯酸树脂的离子聚合物并将罗丹明B荧光分子原位掺杂于聚合物体系中。利用聚合物链段上的离子与荧光分子之间的电荷作用抑制荧光分子在体系中的聚集,设计合成了不同罗丹明B掺杂量和不同玻璃化温度下的荧光树脂,探讨了罗丹明B掺杂量、玻璃化温度、聚合物质量百分浓度、不同溶剂以及环境温度对荧光树脂性能的影响。结果表明,通过电荷的吸引作用,利用聚合物链段的吸附和阻隔,可促进荧光分子的有效分散,从而实现固化涂膜的有效发光。

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%。

具有聚集诱导发光现象效应的异长叶烷酮基锌离子荧光探针及其在植物细胞成像中的应用（英文）

以可再生的异长叶烷酮为原料,设计合成了五种六氢喹唑啉-2-胺基衍生物.化合物在固体状态时呈现出增强的荧光强度以及从暗绿色到亮黄色的荧光颜色的转变.除了良好的热稳定性之外,化合物的固态荧光不容易受到多种常见因素的干扰,比如长时间的紫外照射、增强的制片压力以及升高的加热温度.与遭受严重不利的聚集荧光猝灭效应(ACQ)的化合物相反,二甲氨基取代基构建的1-(((6,6,10,10-四甲基-4-(4'-(二甲基氨基)苯基)-5,7,8,9,10,10a-六氢-6H-6a,9-桥亚甲基苯并[h]-2-喹啉基)亚胺基)甲基)萘-2-酚(3e)呈现出明显的聚集诱导发光现象(AIE).而且,荧光化合物在水溶液中还可以用于对锌离子的专一和灵敏的检测.而后,采用密度泛函理论计算对化合物的光物理性质进行研究.荧光探针还被成功的应用于蜀葵的花粉粒内的锌离子成像.