吉林大学杨英威教授团队《Research》：具有强荧光发射、良好稳定性和阳离子选择性的二元超分子组装体系

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基于人工合成大环化合物的超分子荧光功能材料是一类由主客体相互作用调谐的新型可控发光材料。通过改变pH、温度、溶剂、竞争客体等环境条件来影响体系中主客体作用强弱的方法，可以用来实现该类材料荧光性质的有效调控。这种具有动态性质的智能荧光功能材料在离子检测、细胞成像、药物递送、光电器件等方面有着极为可观的应用前景。因此，作为这类材料组装基元的大环分子的合理设计和功能化以及荧光超分子组装体的选择性构建则显得尤为重要。

2019年7月24日，吉林大学杨英威教授团队设计并合成了一类新型水溶性柱芳烃衍生物，即柱[5]芳烃双磺酸钠盐 (DSP5)，并利用其与季铵盐基团修饰的四苯基乙烯分子 (TPE-Q₄) 较强的主客体相互作用，在水体系中得到了1:4的超分子组装体 (TPE-Q₄⊂DSP5)，有效地限制了TPE-Q₄的分子内部运动 (restriction of intramolecular motion)，从而阻断了非辐射跃迁方式，进而打开了超分子组装诱导发光 (SAIE) 的大门。在此基础上，该荧光超分子组装体的pH稳定性和对不同离子的荧光检测效果也得到了系统研究。

图 1. DSP5与TPE-Q₄在水溶液中的超分子组装行为和离子检测示意图。

荧光光谱实验表明，TPE-Q₄⊂DSP5的荧光性质在3~13的pH范围内能够保持稳定，即DSP5与TPE-Q₄之间的主客体作用不因pH条件变化而受到显著影响。作者进一步研究了该荧光组装体对水溶液中不同离子的检测性能，发现与其他离子相比，只有在Fe³⁺的存在下，其荧光会发生明显减弱，同时体系中形成絮状沉淀，而上清液在再次加入DSP5后荧光强度恢复。研究表明，Fe³⁺能够作为竞争离子，与DSP5的磺酸基配位结合，并产生沉淀，导致超分子荧光组装体结构被破坏，TPE-Q₄分子恢复自由，内部运动不再受限,体系的荧光大幅减弱，从而实现了对三价铁离子的可视化和特异性的检测。

图 2. (a) TPE-Q₄⊂DSP5在不同阴阳离子存在条件下的荧光减弱程度；(b) TPE-Q₄⊂DSP5在不同阴阳离子存在条件下的Ksv值；(c) 日光（左）和紫外灯(365 nm) 照射下（右）的 (A) TPE-Q4，(B) TPE-Q₄⊂DSP5，(C) TPE-Q₄⊂DSP5+Fe³⁺，(D) DSP5+Fe³⁺的照片。

该工作近期发表在Research期刊上，论文作者为吉林大学研究生王旭、娄馨月、靳晓宇和武汉科技大学梁峰教授，通讯作者为吉林大学杨英威教授。该工作得到了国家自然科学基金面上项目、吉林省省校共建计划新材料专项资金和吉林大学培英工程计划的支持。

文章信息：

Wang, X.; Lou, X.-Y.; Jin, X.-Y.; Liang, F.; Yang, Y.-W.* A Binary Supramolecular Assembly with Intense Fluorescence Emission, High pH Stability, and Cation Selectivity: Supramolecular Assembly-Induced Emission Materials. Research 2019, 2019, 1454562. DOI: 10.34133/2019/1454562.

文章链接：

https://spj.sciencemag.org/research/2019/1454562/

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