唐本忠院士/深大韩婷 Adv. Sci.：聚合-聚集协同增强功能化柱芳烃的圆偏振发光

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香港中文大学（深圳）唐本忠院士&深圳大学韩婷副教授通过结合聚集诱导发光（AIE）材料高效的聚集态荧光和柱芳烃的平面手性性质，构建了一种结构新颖的AIE手性柱[5]芳烃体系，并通过聚合、聚集双重效应显著增强了材料的聚集态圆偏振发光性质，为性能优异的圆偏振发光材料的设计提供了新思路。

圆偏振发光（CPL）是一种包含左旋和右旋圆偏振光发射强度差异的发光类型，可以提供有关手性发光系统在激发态下的结构和电子性质的信息。CPL功能材料在3D显示、信息存储、智能检测等高科技领域显示出广阔的应用前景。其中不对称因子（g_lum）和荧光量子产率是评价CPL材料性能的两个关键指标。为了满足实际应用的要求、同时丰富CPL发光材料的结构多样性，设计和构建性能优异的新型CPL材料具有重要意义。

手性性质和荧光性质是材料产生CPL的前提。在众多的手性材料中，基于大环的手性发光材料以其独特的结构特点和优异的手性性质受到越来越多的关注，作为一类重要的大环分子，柱芳烃具有易于官能化的骨架结构和出色的主客体结合能力而备受瞩目。一般不经修饰的柱芳烃是外消旋的，其两个平面手性异构体可以通过环面旋转相互转化。通过主客体络合、环境调节、引入氢键位点或大体积取代基等方式，可以有效限制这种分子内旋转，进而锁定柱芳烃的平面手性。而大体积发光基团的引入不仅可以锁定平面手性，而且可以赋予修饰的柱芳烃良好的发光特性，使其成为构建CPL材料的优异构建模块。目前已经开发出多种基于柱芳烃的荧光功能材料，然而，现有的此类材料在聚集状态下往往会由于发光性能下降而严重损害了其CPL性能，进而限制了其应用范围。具有高效聚集态CPL性能的手性大环材料的开发仍然颇具挑战。

近期，香港中文大学（深圳）唐本忠院士、深圳大学韩婷副教授基于分子内运动受限（RIM）效应对AIE材料和柱芳烃材料的正面影响，将具有配位位点的AIE发光团（AIEgen）巧妙地引入到柱芳烃骨架边缘，开发了一类具有高效聚集态CPL性能的荧光超分子聚合物（图1）。大体积AIEgen的引入，一方面赋予了柱[5]芳烃优异的聚集态发光性能，另一方面有效限制了柱芳烃的转动，为获取柱芳烃平面手性提供了条件。经过手性拆分，可以获得pR和pS两种平面手性异构体。这些含有吡啶基团的AIEgen-柱[5]芳烃单体与银离子之间的配位反应进一步生成了一系列AIE配位聚合物。聚合物的形成显著增强了CD信号和荧光性能：聚合后溶液态的CD信号增加了1.5倍，溶液态的荧光量子产率从~0.9%增加到~2.0%。手性和荧光性质的双重增强使得相应的配位聚合物在溶液态下表现出了显著的CPL信号，其不对称因子g_lum约为1.30 × 10^-4。当配位聚合物在水中进一步发生聚集后，其荧光量子产率从~2.0%进一步增加到~49%，而pR-聚合物的g_lum值显著增加了约21倍，达到2.69 × 10^-3。理论模拟计算结果表明，该体系的CPL性质易受局部环境变化的影响。AIEgen及柱芳烃单元的RIM效应以及聚集体对构象的限定作用共同促进了CPL性能的提升。这种聚合和聚集协同增强CPL的策略为实现高性能CPL超分子聚合物材料提供了一种简单可行的设计方案，有助于进一步开发具有高效聚集态CPL性质的多功能大环聚合物。

图1. AIEgen功能化的柱[5]芳烃和相应的配位超分子聚合物的化学结构和合成路线

相关工作以“Synergistically Boosting the Circularly Polarized Luminescence of Functionalized Pillar[5]arenes by Polymerization and Aggregation”为题，发表在Advanced Science （DOI: 10.1002/advs.202305149）上，文章第一作者为深圳大学晏贺伟博士，深圳大学韩婷副教授和香港中文大学（深圳）唐本忠院士为文章的共同通讯作者。

论文信息：

Synergistically Boosting the Circularly Polarized Luminescence of Functionalized Pillar[5]arenes by Polymerization and Aggregation

Hewei Yan, Xiaojun Yin, Dong Wang, Ting Han, Ben Zhong Tang

Advanced Science

DOI: 10.1002/advs.202305149

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305149

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