【創(chuàng)新前沿】德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》報(bào)道我校功能染料組裝誘導(dǎo)發(fā)光研究新進(jìn)展
近日，我校費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心的馬驤教授團(tuán)隊(duì)基于前期通過(guò)超分子組裝手段調(diào)控振動(dòng)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(diǎn)，對(duì)從動(dòng)力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)到熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)的組裝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的可視化監(jiān)測(cè)，同時(shí)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(guó)際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(2020,DOI: 10.1002/anie.202011740.)
通過(guò)非共價(jià)鍵作用構(gòu)建分層有序的納米結(jié)構(gòu)，以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組裝過(guò)程，在動(dòng)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(rèn)為是熱力學(xué)平衡結(jié)構(gòu)，而忽略了產(chǎn)物形成過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)途徑研究。實(shí)際上，由于可逆的非共價(jià)相互作用，超分子自組裝本質(zhì)上往往是“動(dòng)態(tài)的”，對(duì)自組裝過(guò)程的精確監(jiān)測(cè)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(guò)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(cè)分子的自組裝過(guò)程的方法仍有待開(kāi)發(fā)。
N,N-二取代-二氫二苯并[a,c]吩嗪類(lèi)化合物是一類(lèi)具有振動(dòng)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(dòng)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(dòng)受限，只表現(xiàn)出短波長(zhǎng)藍(lán)光發(fā)射。因而基于激發(fā)態(tài)分子振動(dòng)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(huì)形成具有淡紅色熒光的亞穩(wěn)態(tài)聚集體，并隨著時(shí)間的推移，能夠自發(fā)的形成藍(lán)色熒光的納米結(jié)構(gòu)。利用VIE比率型熒光的特點(diǎn)，光譜的變化精確地對(duì)應(yīng)于組裝形貌的轉(zhuǎn)變，從而提供了對(duì)自組裝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法。同時(shí)，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(lài)性。該工作通過(guò)對(duì)分子發(fā)光性能研究，為監(jiān)測(cè)分子組裝過(guò)程與構(gòu)象變化提供了一種強(qiáng)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(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目、優(yōu)青項(xiàng)目和上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人等項(xiàng)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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