|
近日，《美國化學會志》（JACS）發(fā)表了我院田禾院士團隊和臺灣大學周必泰教授課題組合作的研究成果“Snapshotting the Excited-State Planarization of Chemically-Locked N,N′-Disubstituted-dihydrodibenzo[a,c]phenazines”(JACS, http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/jacs.6b11789)。
“振動誘導發(fā)光（Vibration Induced Emission, VIE）”是一種有機共軛分子發(fā)光的新機制，它由田禾院士團隊在研究二氫二苯并吩嗪類分子獨特的發(fā)光現(xiàn)象時提出。目前，該研究團隊在這一全新的研究方向上已取得了系列重要進展：首先，通過二氫二苯并吩嗪類分子合理的剛性化設計實現(xiàn)了單一分子寬光譜的發(fā)光調(diào)控，并提出了VIE的發(fā)光機制 (Chem. Commun., 2015, 51,4462)；此后，與臺灣大學周必泰教授合作，通過極性、粘度及溫度相關的穩(wěn)態(tài)和超快分辨光譜以及飛秒超快光譜研究，結合反應勢能面計算模擬，驗證了VIE理論(J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 8509)；成功利用VIE理論設計并合成了基于二氫二苯并吩嗪的汞離子比率型熒光探針(Small, 2016, 12, 6542)；通過VIE理論，利用水溶性的二氫二苯并吩嗪分子成功實現(xiàn)了淀粉b纖維的檢測，為阿茲海默癥的檢測和治療提供了可行的方法 (Faraday Discuss., DOI: 10.1039/C6FD00156D)；此外，該團隊還系統(tǒng)地研究了二氫二苯并吩嗪的合成機理 (Chem. Commun., 2016, 52, 5459)。
為了進一步豐富并拓展VIE理論，田禾院士團隊創(chuàng)新性地利用化學合成手段將二氫二苯并吩嗪類化合物進行分子內(nèi)環(huán)化，以此限制它們激發(fā)態(tài)的結構振動，從而實現(xiàn)對該類分子激發(fā)態(tài)的平面化過程的控制（如下圖所示）。環(huán)化時引入的烷基鏈長度不同，對分子平面化振動產(chǎn)生的阻力也不同，即：烷基鏈越短，分子內(nèi)形成的環(huán)便越小，分子內(nèi)振動受到的阻力也越大，分子平面化的幾率降低，發(fā)射波長藍移。通過合成8種具有不同烷基鏈長度的環(huán)狀分子，該團隊成功地將分子發(fā)光由藍色調(diào)控至紅色，幾乎涵蓋了整個可見光波段。為詳細闡明該分子的發(fā)光過程，該團隊繼續(xù)與臺灣大學周必泰教授合作，通過超快光譜以及理論計算，再一次證明了VIE的發(fā)光機制。此外，他們還利用脂肪酶水解成功將環(huán)狀物的鏈打開，解除了分子激發(fā)態(tài)平面化振動的阻力，使其重新發(fā)出紅光，顯示了該類化合物極大的應用潛力。
該工作主要由我院博士研究生陳薇、臺灣大學博士研究生陳其霖、臺灣大學博士后張志云（畢業(yè)于我校）等共同完成，并得到了田禾院士領銜的“973”研究計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
|