唐本忠院士深大团队王东教授、北大黄建滨教授/阎云教授《ACS Nano》：非平面构型AIE分子如何有序自组装

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非平面共轭分子是一大类具有扭曲构型的分子。扭曲的分子构型使他们在光学、电学以及手性方面具有与平面分子迥然不同的性质。然而，扭曲的构型也使他们很难进行有序排列而形成自组装体系。因此，探索非平面共轭分子形成有序结构的方法及其机理具有非常重要的意义。

近日，北京大学化学与分子工程学院黄建滨教授团队和唐本忠院士深圳大学团队在ACS Nano上发表了题为“Insights into Self-Assembly of Nonplanar Molecules with Aggregation-Induced Emission Characteristics”的论文。该论文以具有聚集诱导发光（AIE）性质的分子为模型，通过不断加入两亲分子CTAB使AIE分子聚集的方式，来研究非平面共轭分子如何从游离的分子自组装成为囊泡。在此组装过程中，AIE分子形成的聚集体发生了低聚物-无序的团簇-纳米膜-囊泡的转变。由于之前报道的大部分AIE的聚集体都是无序结构，因此，该论文详细研究AIE聚集体从无序的团簇到有序囊泡的转变机制。紫外和荧光光谱的分析以及理论计算表明，在此转变过程中，AIE分子的扭曲角度减少了。这种转变减小了AIE分子之间的空间位阻，有利于分子之间的有序排列。并且，两亲分子的疏水作用是分子构型转变的核心因素。只有疏水作用足够强，无序的团簇才能转变为有序的囊泡。由于AIE分子是囊泡的构建基元，该囊泡具有独特的热稳定性能。同时，AIE分子在聚集体超高的发光效率也使囊泡作为光捕获体系的Donor，来得到不同荧光发射的体系。这项工作不仅揭示了非平面分子的自组装机理，还为其提供了自组装方法。图1. AIE分子的自组装过程。（A）AIE分子和两亲分子CTAB的分子结构。AIE分子加入CTAB后的（B）荧光光谱及（C）荧光强度变化分析。（D）AIE分子和CTAB结合比与结合作用测定。图2. AIE分子自组装过程的形态分析。（A-F）不同CTAB/AIE比例下的聚集体TEM照片。（G，H）无序团簇和有序膜的AFM照片与分子排列分析。（I）游离分子到囊泡转变的示意图。图3.团簇到囊泡转变中的分子构型变化。（A）不同两亲分子比例下AIE分子的吸收和发射峰的位移。（B）AIE分子的分子构型。（C，D）AIE分子的吸收和发射峰位移与分子构型的关系。图4. 疏水作用对囊泡形成的影响。（A）加入不同比例短链两亲分子后AIE分子的发射光谱。（B）加入不同链长的两亲分子后AIE分子的发射光谱。（C）无序团簇到有序囊泡的转变示意图。图5. 囊泡的光捕获应用。（A）加入不同比例受体的荧光囊泡发射光谱。（B）加入不同比例受体的荧光囊泡的CIE谱图及其白光囊泡照片。论文通讯作者为唐本忠院士、北京大学黄建滨教授和阎云教授及深圳大学王东教授。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.2c07263

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