武汉大学/深圳大学杨楚罗课题组 | 具有超过100 nm高对比度力致变色和酸致变色的AIE分子
通知
自2020年1月起，MCF要求新投稿的文章在参考文献中加入每篇论文的标题。
有机固态智能发光材料在压力传感、有机发光二极管、信息加密和无油墨写字等领域具有潜在的应用，并引起科研人员的广泛关注。根据外界刺激类型，这种发光转换现象可分为力致变色、酸碱致变色、光致变色、电致变色以及热致变色等。目前，已有很多文献报道具有力致变色和酸致变色性质的有机分子。但是，这些分子的发光变化大多只有两种颜色的差异，或者它们的发光波长变化不显著（Δλem,max < 100 nm）。开发具有多色发光转换且发射波长有着明显差异的力致变色、酸碱致变色等性质的有机发光材料是十分有意义的。
图1：分子的发光性质及其晶体堆积
近日，武汉大学/深圳大学杨楚罗教授及其团队报道了以苯并吩噁嗪（BPXZ）为电子供体，三唑并嘧啶（PTP）为电子受体的三个多功能有机分子7PTP-BPXZ, 5PTP-BPXZ和5,7PTP-BPXZ。三个有机发光材料都表现出明显的AIE性质，并且具有多色发光，且同时超过100 nm高对比度力致变色和酸致变色（图1）。通过对单晶结构及其堆积方式进行分析，该工作揭示了BPXZ的扭曲构象以及多种分子间非共价相互作用导致了它们特殊的发光现象。
图2：7PTP-BPXZ晶体的堆积方式
图3：5PTP-BPXZ晶体的堆积方式
图4：5,7PTP-BPXZ晶体的堆积方式
从它们的晶体结构可发现，三个分子的BPXZ基团都为折叠的准轴式构象（图2-图4）。此外，在晶体堆积过程中，分子间都存在多种非共价相互作用，比如：C-H···O和C-H···N氢键，C-H···π以及π···π作用。在聚集态时，这些弱的相互作用力可限制分子运动，进而减少其激发态能量的非辐射跃迁，使其发光增强。同时，这些弱的分子间作用力易受到外界刺激的影响，导致了它们对外部力和酸性敏感的发光现象。
图5：目标化合物的力致变色实验
三个分子在粉末态时都表现出高对比度的力致变色性质（图5）。其中，7PTP-BPXZ在初始状态下发射天蓝光，最大发射波长为472 nm；经研磨后表现出橙黄光发射，最大发射波长为586 nm；此期间波长发生了显著的变化，红移了114 nm。再经二氯甲烷熏蒸后，粉末又呈现出绿光发射的特征，最大发射波长为492 nm，展现出三种颜色转换的刺激响应行为。有趣的是，其初始态粉末经三氟乙酸熏蒸后，其发光颜色迅速从天蓝光变为橙光，此时发光波长为602 nm，红移了132 nm，展现出高对比度的酸致变色行为。与之相似，5PTP-BPXZ也具有多色发光且对比度高的刺激响应行为。其初始态、研磨态和溶剂熏后样品的最大发射波长分别为462 nm, 599 nm和488 nm，具有137 nm高对比度的力致变色性质。因此，这项工作拓展了同时具有多色发光转换以及高对比度的力致变色和酸致变色性能的有机发光材料。
文章的第一作者是武汉大学的博士研究生杨威，通讯作者为深圳大学杨楚罗教授和武汉大学龚少龙副教授。该工作得到了国家自然科学基金委员会和深圳市科创委等项目的资助。
扫描二维码阅读原文
AIE-active multicolor tunable luminogens: simultaneous mechanochromism and acidochromism with high contrast beyond 100 nm
Wei Yang, Yiyu Yang, Yuntao Qiu, Xiaosong Cao, Zhongyan Huang, Shaolong Gong and Chuluo Yang
Mater. Chem. Front., 2020, Advance Article
http://dx.doi.org/10.1039/D0QM00247J
*文中图片皆来源上述文章
此文章来自特别专辑
Organic Electronics（“阅读原文”了解更多）
通讯作者简介
杨楚罗 教授
深圳大学
杨楚罗，深圳大学特聘教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，全国百篇优秀博士论文指导教师。主要从事有机高分子光电功能材料与器件方面的研究工作，主要包括有机电致发光（OLED）和有机聚合物太阳能电池（OPV）等。迄今为止共发表SCI学术论文300余篇，包括Energy Environ. Sci., Chem. Soc. Rev., Chem. Sci.等材料和化学领域的学术期刊。2008年和2015年先后二次获湖北省自然科学奖一等奖。
不错过更多精彩内容，将Frontiers Journals设为星标⭐
按照下面的步骤试试吧👇
↓↓“阅读原文”了解更多
喜欢今天的内容就点个“在看”吧