【創(chuàng)新前沿】德國《應(yīng)用化學(xué)》報道我校功能染料組裝誘導(dǎo)發(fā)光研究新進展
近日，我校費林加諾貝爾獎科學(xué)家聯(lián)合研究中心的馬驤教授團隊基于前期通過超分子組裝手段調(diào)控振動誘導(dǎo)發(fā)光（vibration-induced emission，VIE）的研究, 將手性環(huán)已二胺單元引入到VIE分子中，利用VIE分子的雙發(fā)射、大斯托克斯位移和環(huán)境敏感等特點，對從動力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)到熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)的組裝過程進行實時的可視化監(jiān)測，同時成功誘導(dǎo)出圓偏振發(fā)光。該工作近期以“Real-Time Visual Monitoring of Kinetically Controlled Self-Assembly”為題,發(fā)表在國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(2020,DOI: 10.1002/anie.202011740.)
通過非共價鍵作用構(gòu)建分層有序的納米結(jié)構(gòu)，以及實時監(jiān)測組裝過程，在動態(tài)超分子化學(xué)研究領(lǐng)域具有重要意義。傳統(tǒng)上，自組裝體常被認為是熱力學(xué)平衡結(jié)構(gòu)，而忽略了產(chǎn)物形成過程中的動力學(xué)途徑研究。實際上，由于可逆的非共價相互作用，超分子自組裝本質(zhì)上往往是“動態(tài)的”，對自組裝過程的精確監(jiān)測可以更好地控制超分子組裝體的大小和結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)上利用電子顯微鏡和核磁共振等技術(shù)研究該過程，但在繁瑣的樣品預(yù)處理和特定環(huán)境下的分析大大抑制了該領(lǐng)域的發(fā)展，因此方便且有效監(jiān)測分子的自組裝過程的方法仍有待開發(fā)。
N,N-二取代-二氫二苯并[a,c]吩嗪類化合物是一類具有振動誘導(dǎo)發(fā)光（VIE）特性的分子。在溶液態(tài)，其激發(fā)態(tài)分子構(gòu)型由彎曲形態(tài)振動到π平面增大的接近平面態(tài)，發(fā)射出紅光，而在固態(tài)或聚集態(tài)，由于分子振動受限，只表現(xiàn)出短波長藍光發(fā)射。因而基于激發(fā)態(tài)分子振動程度的差異，不同取向和排列結(jié)構(gòu)的組裝體就具有明顯的發(fā)射差別。因此他們將手性環(huán)已二胺單元引入到VIE分子中，在特殊環(huán)境下(THF/H2O (3/7, v/v))，分子會形成具有淡紅色熒光的亞穩(wěn)態(tài)聚集體，并隨著時間的推移，能夠自發(fā)的形成藍色熒光的納米結(jié)構(gòu)。利用VIE比率型熒光的特點，光譜的變化精確地對應(yīng)于組裝形貌的轉(zhuǎn)變，從而提供了對自組裝過程進行實時監(jiān)測的方法。同時，由于手性骨架在納米結(jié)構(gòu)中能夠有效地提供的手性環(huán)境，誘導(dǎo)出的圓偏振發(fā)光也表現(xiàn)出明顯的組裝形貌依賴性。該工作通過對分子發(fā)光性能研究，為監(jiān)測分子組裝過程與構(gòu)象變化提供了一種強有力的方法，為發(fā)展智能光學(xué)納米材料提供了有趣的思路。
文章的通訊作者為華東理工大學(xué)馬驤教授，第一作者為博士生黃子釗，該研究工作得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)。研究成果得到了國家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項目、國際合作重點項目、優(yōu)青項目和上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人等項目資金的支持。
文章鏈接：Zizhao Huang, Tao Jiang, Jie Wang, Xiang Ma* and He Tian. Real-Time Visual Monitoring of Kinetically Controlled Self-Assembly. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202011740.
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