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Aggregate | 深圳大学刘一副教授团队:手性聚集诱导发光基元的精准合成与圆偏振发光


文章信息



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通讯作者:刘一 (深圳大学)

作者:李逸凡,梁君豪,傅诗炜,黄浩鑫,刘胜,王雷,刘一




Keywords:

Aggregation-induced emission

Circularly polarized luminescence

Chiral macrocycle

原文链接:

https://doi.org/10.1002/agt2.613




文章简介


手性,作为自然界中结构不对称性的重要表现,其广泛存在于物质的不同维度、层次、尺度,并在各层面影响着分子间的微观相互作用及材料的宏观物理性质。现今,手性发光材料的构筑多依赖于手性生色团的制备与拆分、生色团的手性超分子共组装以及组装过程中的对称性破缺。聚集诱导发光 (AIE) 材料因具有的高效固态发光效率,是构筑手性发光材料的理想生色团。但是,螺旋桨状AIE基团中活跃的分子内运动会导致其对映异构体之间在溶液中快速相互转换进而导致消旋。因而,具备稳定、明确旋桨手性聚集诱导发光基元的精准制备亟待探索。

在本研究中,作者利用大环骨架稳定四苯基乙烯 (TPE) 基元的构型,并通过大环框架中的联二萘轴手性与TPE旋桨手性间的手性传递,精准构筑了具有特定手性的TPE模块,并利用给受体工程实现了手性TPE分子的模块化结构衍生与光色调控,实现了全光谱可调手性AIE材料的构筑 (图1)

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图1. 手性聚集诱导发光基元的精准构筑与分子工程

光物理测试表明该系列手性TPE分子的发光波长涵盖了可见光区,并表现高效的固态发光量子产率。其中,以丙二睛为电子受体的手性AIE基元RBTPE-2CNSBTPE-2CN在低水含量的四氢呋喃-水混合溶剂中表现为典型的分子内电荷转移行为,并在高水含量下展现出聚集诱导发光特性 (图2)。此外,该系列手性分子在四氢呋喃中表现出互为镜像的Cotton信号,其中手性模块RBTPE-BrSBTPE-Br的圆二色光谱 (CD) 信号在聚集体形成中基本保持不变,而其三对衍生物均表现出聚集诱导CD信号和圆偏振发光 (CPL) 信号翻转的特性。纳米聚集体下、商业化液晶中、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 薄膜中的CD和CPL数据表明该手性信号翻转主要是由于分子间的π-π相互作用及聚集态结构所导致。值得一提的是,手性AIE基元RBTPE-2CNSBTPE-2CN在聚合物薄膜中的CPL信号可以通过改变聚合物基质的化学结构与极性进一步加以调控。

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图2. 手性TPE分子的聚集诱导发光行为

该工作建立了精准制备具有特定旋桨手性TPE衍生物的合成方法学,研究了通过给受体工程、分子间堆积模式、聚合物基质结构与极性对手性AIE材料圆偏振发光性能的影响,为手性AIE材料的构筑与拓展提供了新思路。

以上研究论文以“Full-color-tunable chiral aggregation-induced emission fluorophores with tailored propeller chirality and their circularly polarized luminescence”为题发表于 Aggregate 期刊,论文第一作者为深圳大学硕士生李逸凡通讯作者为深圳大学刘一副教授。

该工作得到了深圳大学杨楚罗教授和黄忠衍助理教授,华南理工大学赵祖金教授在圆偏振发光测试上的大力帮助。


Aggregate 2024, e613. https://doi.org/10.1002/agt2.613)




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