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“动态计时化学锁”实现时间维度变化的多色分子发光
更新日期:2022-04-26  

构建智能荧光材料的关键是实现对发光性能的有效精准调控。目前,常见的策略是将刺激响应结构单元引入发光分子,使其在不同热力学稳态之间受激切换。然而,如何实现时间尺度上的动态荧光调控还存在很大的挑战,主要难点在于如何在系统中实现动力学控制。

智能发光材料在显示、探针、防伪等领域有着广泛的应用,而构建智能荧光材料的关键是赋予材料发光行为的动态调控性。目前较为常见的调控策略主要是通过引入分子开关、或者调控分子组装行为,进而实现发光单元在热力学稳态之间的可逆切换。然而,该调控模式往往依赖于“手动”改变化学环境或者施加额外刺激才能得以实现。开发在时间维度上“自动”调控且具有多波长荧光发射的动态分子体系还存在很大的挑战。近日,华东理工大学曲大辉教授团队通过将具有振动诱导发光性质的荧光团和化学燃料体系结合,利用“计时化学锁”策略,成功实现了时间维度变化的多色分子发光。研究成果以“Dynamic timing control over multicolor molecular emission by temporal chemical locking”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上(DOI: 10.1002/anie.202116414)。


1.“计时化学锁策略构建的时间维度变化的动态发光系统

二氢二苯并吩嗪类衍生物(DPAC)是田禾院士团队开发的具有振动诱导发光特性的明星分子。在光激发下,DPAC分子会表现出具有独特的构象自适应多色发光行为。在前期工作中,多种策略已被成功地应用于构建以DPAC为荧光核的多色发光体系,比如共价环化、非共价环化、机械互锁相互作用、聚合物中的微环境控制等。

在该研究中,作者在DPAC的两端引入羧基封端的柔性链,将功能化的DPAC分子溶解在水性介质中,添加化学燃料EDC驱动分子内的环化反应,调控荧光团DPAC的构象自由度,改变荧光发射波长。这些分子锁通过和环境内水分子发生的水解反应,自动地解锁回到初始状态,实现了对体系时间尺度下的动力学控制。对侧链结构的精细化设计可以改变分子锁的荧光发射和寿命,实现对荧光颜色和动力学性质的多重调控。

摘自X-MOL