(相關(guān)資料圖)

具有聚集誘導發(fā)射(AIE)和聚集誘導猝滅(ACQ)效應(yīng)的雙發(fā)射有機材料在文獻中很少報道，通過調(diào)控這類有機分子的聚集程度可以實現(xiàn)多色熒光發(fā)射。中國科學技術(shù)大學杜平武教授課題組合成了首個具有聚集可調(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)實現(xiàn)了圓偏振發(fā)光性質(zhì)（CPL）的增強。這項研究成果近日在國際學術(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）。

聚集誘導發(fā)射現(xiàn)象在生物探針、化學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)強烈發(fā)光，但在聚集時會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。然而，在文獻中，很少報道同時具有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ACQ和AIE材料之間的空白，提供許多潛在的應(yīng)用價值，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，合作研究團隊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苯撐單元固定，成功合成了首個具有聚集可調(diào)雙發(fā)射性質(zhì)的手性有機雙環(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]的聚集程度可以實現(xiàn)青色-白色-紅色的多色熒光發(fā)射，實現(xiàn)了單分子近白光發(fā)射，其CIE坐標約為(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)，證實了(M)/(P)-SCPP[8]的CPL性質(zhì)可以通過AIE效應(yīng)增強（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。

該工作實現(xiàn)了首個具有聚集可調(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。中國科學技術(shù)大學化學與材料科學學院材料科學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。該項研究得到了國家自然科學基金項目（21971229, U1932214，51925206）、科技部重大研究計劃（2017YFA0402800）、和合肥微尺度物質(zhì)科學國家研究中心的資助。

標簽： 熒光發(fā)射 手性分子 可以實現(xiàn)