“有生命的发光材料”？香港科技大学唐本忠院士团队提出一种新型构建聚集诱导发光分子的策略

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在固态光化学领域中，寻找在不同状态下具有大致相同功能的高效发光材料一直是科学家们研究的重点，所以设计并创造新的具有实际应用和技术创新的发光材料意义非凡。然而，大部分在溶液中展现出超高量子产率的发光材料在固态或聚集态下因为强的分子间相互作用却变得几乎不发光。这种聚集荧光淬灭（ACQ）效应极大的限制了固态光化学的发展。自2001年唐本忠院士提出聚集诱导发光（AIE）概念以来，大量的具有超高量子产率的固态荧光分子被合成。然而，由于绝大部分的AIE发光材料都是侧重于结构的改造，所以常常伴随着繁琐的合成步骤和不可避免的副产物。因此，简单的、环境友好的设计方式对于发光材料本身商业化是非常重要的。此外，探究新的AIE发光机理从而设计新型发光材料也是目前亟需研究的重要方向。

近日，香港科技大学唐本忠院士团队联合吉林大学卢然教授团队通过一个简单的固态下光诱导[2+2]环加成反应，设计了一系列苯乙烯基苯并噁唑类分子，成功的实现了原位的ACQ到AIE材料的转化，发现了非共轭有机小分子通过空间共轭效应（through-space conjugation）诱导的双重发光，并且实现了宏观可见的固态分子运动。

图1 (a) t-FSBO的AIE曲线。(b) t-FSBO在392 nm和t-FPCBO 在411 nm的AIE曲线荧光强度变化。(c) 固态下的t-FSBO随着紫外光照的荧光光谱。 (d) t-FPCBO的AIE曲线。(e) t-FSBO和t-FPCBO的化学和单晶结构。

在本文报道的工作中，由于t-FSBO和t-2FSBO化合物在固态下有很强的π-π相互作用，所以在固态下，t-FSBO和t-2FSBO是典型的ACQ分子。然而在紫外光照射下，t-FSBO可以发生固态的[2+2]环加成反应,生成具有AIE活性的t-FPCBO，t-2FPCBO 和 c-FPCBO. 作者通过理论计算和晶体结构证明了空间共轭效应是这些非共轭分子发光的原因。这种新颖的在固态下原位将ACQ分子转化为AIE分子的方式非常简单，并且具有原子经济性。同时，作者探究了t-FSBO晶体的光诱导机械行为。作者将t-FSBO化合物旋涂在丁腈手套上，发现丁腈手套在光照下可以弯曲到100°，说明微观的分子运动行为被放大到了宏观尺度。该工作对开发新的分子机器及固态制动器提供了新的思路，并且对于合成新的具有AIE特性的荧光材料有着重要的指导意义。

图2 (a) t-FSBO在紫外线照射下的晶体运动照片。(b)光二聚过程中t-FSBO和t -FPCBO分子距离的变化。(c)不同时间紫外线照射旋涂t-FSBO手套的照片。

以上成果发表在Materials Horizons (Mater. Horiz., 2020, Advance Article, DOI:10.1039/D0MH00447B),论文的第一作者为吉林大学化学学院在读博士生王昊然，共同第一作者为香港科技大学博士后邢浩博士，香港科技大学在读博士生龚隽一对本文的理论计算部分做出了巨大贡献。通讯作者为香港科技大学唐本忠院士与吉林大学卢然教授。

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/MH/D0MH00447B#!divAbstract

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