四苯基乙烯的超分子组装体的形状对其荧光性质的影响
自组装（Self-assembly）是指一多组分体系由各组分间自发的相互作用而形成多级有序结构的过程。大自然中的生命体，从简单的细胞到复杂的动植物，无不依赖自组装实现各种生命活动。近年来，科学家们对自组装开展了广泛的研究。其中，由于金属中心与有机配体的配位作用具有良好的方向性、适宜的键能等优点，配位驱动的超分子自组装（Coordination-driven self-assembly）成为了研究热点。利用这一方法，科学家们可以高效地设计和合成各种离散型多维度超分子结构，并成功制备了具有抗癌、催化、荧光等功能的超分子组装体。目前，科学家们正努力将超分子结构多样性和功能性有机结合，以期构筑拥有独特、新颖性质的超分子组装体。
近日，美国犹他大学的颜徐州博士（通讯作者，现为斯坦福大学博士后）和Peter J. Stang教授（通讯作者）的研究团队报道了一种以四苯乙烯为中心的双多边形组装体，并研究了超分子组装体的形状对其荧光性质的影响。
图1. 超分子双菱形和双三角形的合成
该研究利用了四苯基乙烯的对称性，以其为“桥”连接了两侧的多边形。通过调整用于自组装的金属有机铂化合物的角度可以高效地制备两种不同结构的双多边形组装体：双菱形和双三角形结构（图1）。同时，超分子组装体的形成抑制了四苯基乙烯的转动，使所合成的超分子组装体可以本体发光。在不良溶剂中，四苯基乙烯的转动进一步被抑制，超分子组装体的荧光增强，体现了聚集诱导荧光增强（AIEE）的性质（图2）。
图2. 左：双菱形组装体（a）和双三角形组装体（b）在不同比例的正戊烷/二氯甲烷中的荧光光谱。右：双菱形组装体（黑）和双三角形组装体（红）在不同比例的正戊烷/二氯甲烷中的量子产率
值得注意的是，在稀溶液中双三角形组装体的荧光强于双菱形组装体，而在聚集时则反之。这一独特的现象被归因于三角形的稳定性：稳定的三角形结构更有利于抑制四苯基乙烯的转动，使三角形组装体比菱形组装体具有更强的荧光。作者们分别计算了两种组装体中四苯基乙烯的转动能垒，结果为双三角形中四苯乙烯的转动能垒比双菱形中的高4.3 kJ/mol，为这一解释提供了有力的证据（图3）。
图3 左：双菱形组装体（黑）和双三角形组装体（红）四苯基乙烯上苯环在不同角度时的能量与最低能量差
该研究成功设计合成了新型超分子组装体并通过调控超分子组装体的结构进而调节其功能，为设计用于识别、检测、选择性物质吸附、分离、药物靶向运输等功能的新型超分子材料提供了的思路。相关研究成果发表于J. Am. Chem. Soc.，论文的第一作者为犹他大学博士生周知玄。
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来源：X一MOL资讯
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