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AIE核心分子四苯基乙烯(TPE)衍生物的應用進展

瀏覽次數(shù):919 發(fā)布日期:2023-11-17  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責任自負

 
近年來,一種新型具有聚集誘導發(fā)光(AIE)特點的發(fā)光有機分子引起了廣泛的關(guān)注。在這類發(fā)光材料中,四苯基乙烯(TPE)是一種具有簡單分子結(jié)構(gòu)但表現(xiàn)出極好的聚集誘導發(fā)光作用的發(fā)光分子。使用TPE作為基本的構(gòu)建模塊,通過嫁接羧酸和吡啶等,可以延伸出多種高效率的固態(tài)發(fā)光有機配體。

TPE基衍生物作為剛性有機配體來構(gòu)建發(fā)光金屬有機骨架,可以做成熒光傳感器等,這些分子具有獨特的聚集誘導發(fā)光效應,在生物探針、光電材料、傳感器材料等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣泛的應用前景。

 

01

基于四苯乙烯衍生物多重刺激響應光學性質(zhì)的多模式防偽技術(shù)

隨著社會財富的不斷增加,人們對信息及財產(chǎn)安全的問題也越來越重視,因而多模式防偽技術(shù)也備受科研學者們的關(guān)注。

2022年底,唐本忠院士團隊,深圳大學李冰石教授課題組系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)間位膽固醇取代四苯乙烯衍生物具有多重態(tài)熒光、激發(fā)波長依賴熒光、可逆光致變色和圓偏振發(fā)光的光學性質(zhì)。本文中應用了不同的加工方法(書寫、絲網(wǎng)繪畫、繪圖、光刻),研究發(fā)現(xiàn)該分子可以作為防偽工具箱,通過多種光學特性的協(xié)同使用,提供豐富的防偽效果。此外,通過對上述性質(zhì)的獨立或不同組合可輕松實現(xiàn)多重光學防偽,在信息隱藏、絲網(wǎng)印刷二維碼防偽、熒光畫內(nèi)容加密、烙畫和CPL加密等多模式防偽場景具有廣泛應用前景。

DOI: 10.31635/ccschem.022.202202173

02

AIE核心分子四苯基乙烯(TPE)衍生物用于構(gòu)建金屬有機框架MOF材料

四苯基乙烯(TPE)衍生物是一類標志性的有機分子,具有聚集誘導發(fā)光特性,其本身的發(fā)光性能極易受自身分子間運動和分子內(nèi)運動的影響,被廣泛用于構(gòu)建MOF。Zr6簇具有高度可調(diào)的配位數(shù),可用于構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的MOFs。截至目前,已有多種由TPE配體構(gòu)建的Zr-MOFs被報道,包括ftw、csq和scu等拓撲結(jié)構(gòu)。近日,南京師范大學古志遠團隊選擇H4TCPE有機配體和Zr6簇進行配位,合成了Zr-TPCE材料。團隊采用超低電子劑量HRTEM、HAADF和氬氣吸附等技術(shù)證實Zr-TCPE具有非互穿的scu拓撲結(jié)構(gòu)。

DOI: 10.1038/s41467-023-41055-6

對Zr-TCPE進行加熱處理后,得到Zr-TCPE-H。與Zr-TCPE相比,Zr-TCPE-H熒光發(fā)生紅移,孔徑顯著變小。其中,熒光紅移與有機配體的分子間運動密切相關(guān),而孔徑降低表明有機配體的分子間堆積沿著a軸發(fā)生變化。以上實驗現(xiàn)象表明Zr-TCPE具有各向異性柔性,在加熱處理后發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。并且,這種結(jié)構(gòu)變化是可逆的,將Zr-TCPE-H泡在含酸調(diào)節(jié)劑的DMF溶劑中,其結(jié)構(gòu)便可恢復至原始狀態(tài)。

 

(a)DFT計算的H4TCPE在Zr-TCPE和Zr-TCPE-H中的HUMO-LUMO。(b)Zr-TCPE-H的HAADF圖。(c)Zr-TCPE加熱前后及結(jié)構(gòu)恢復后的PXRD譜圖。(d)Zr-TCPE加熱前后及結(jié)構(gòu)恢復后的熒光發(fā)射圖。(e)Zr-TCPE各向異性柔性和可逆結(jié)構(gòu)變化的示意圖。

 

03

新型手性和熒光特性的分子面旋轉(zhuǎn)立方體

手性籠狀化合物主要由手性前體構(gòu)建,或基于配位驅(qū)動自組裝過程中的對稱性破壞。在此,曹曉宇和田中群老師團隊提出了一種構(gòu)建手性有機籠的策略,即通過動態(tài)共價化學限制四苯乙烯(TPE)面的P或M旋轉(zhuǎn)構(gòu)型。實驗結(jié)果及理論計算的結(jié)合表明,手性籠的出現(xiàn)源于具有不同取向和旋轉(zhuǎn)構(gòu)型的TPE面的復雜排列。伴隨著手性的產(chǎn)生,即使在具有多種溶劑的稀溶液中,在籠形成過程中也會出現(xiàn)強熒光。此外,籠子的圓偏振發(fā)光是其雙重手性和熒光特性協(xié)同作用的結(jié)果。計算表明,籠子的手性和熒光非常穩(wěn)定,因為在TPE面上苯環(huán)的分子內(nèi)翻轉(zhuǎn)受到限制。

這項研究為通過圖論進行合理設(shè)計來構(gòu)建手性籠提供了啟示,并可能促進從聚集誘導發(fā)射活性構(gòu)件進一步設(shè)計手性籠和其他超分子組裝體。

DOI: 10.1021/jacs.7b07657

總的來說,以四苯乙烯衍生物為代表的AIE材料在生命科學和材料科學中展現(xiàn)了巨大的潛力。相信隨著進一步的研究和創(chuàng)新,AIE材料的研究和應用不斷拓展和深入,未來將會在更廣泛的領(lǐng)域得到應用,這些材料將為人類生活帶來更多的科技突破和應用可能性。

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