MCF云研讨精彩分享 ǀ 聚集诱导发光在线论坛

近日，MCF举办了第一期在线论坛，该论坛由唐本忠院士主持，刘斌、朱为宏和秦安军三位教授的报告深入浅出的阐述了AIE生物正交探针，两亲AIE分子传感和AIE聚合物方面的研究成果和最新科研问题。在这里，我们分享部分精彩问答，供大家学习、探讨。

同时，我们汇总了近年来发表在MCF上的AIE方面的文章，文末我们分享了其中来自报告人的部分精彩论文，点击阅读原文，快来免费阅读吧！

提问

请问AIE机理方面的最新进展？

唐本忠：传统上，对于具有π共轭结构的AIE体系而言，其机理主要是分子内运动受限(Restriction of Intramolecular Motion, RIM)。更为细致的表述为：分子在溶液态不发光的原因是由于存在活跃的分子内运动，加速了其非辐射跃迁的弛豫路径，使其不发光，其中分子内运动的主要形式包括旋转、振动等；而固态下由于分子内运动受到限制，其非辐射跃迁的路径受到抑制，辐射跃迁的路径获得竞争优势，因此发出荧光。

目前AIE机理的最新进展主要集中于揭示了更多由分子运动所导致的非辐射耗散通道。如暗态通道受限(Restriction of Access to Dark State, RADS)，它指分子运动受限后会限制激发态能量从不利于发光的（n, π*）暗态耗散，从而辐射跃迁被增强 (Tang et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14911.)。又如锥形交叉通道受限(Restricted Access to a Conical Intersection, RACI)，这种理论表明，在溶液中，AIE分子的运动会导致激发态弛豫到锥形交叉点 (联结基态和激发态势能面的简并点)，但聚集态的分子运动受限会限制激发态向锥形交叉点的弛豫 (Blancafort et al. Chem. Asian J. 2019, 14 , 700.)。又如抑制卡莎规则 (Suppression of Kasha's Rule)，它主要指AIE分子的第一激发态 (S1)为暗态，溶液中分子运动极易促进内转换而使激发态能量快速转移到S1，从而猝灭发光。而一旦分子运动受限，从高级激发态向S1的内转换通道被限制，此时激发态的能量会从高级激发态以辐射跃迁的形式释放出来，表现出AIE的性质 (Aprahamian et al. Nat. Chem, 2017, 9, 83)。以及分子在激发态的光化学反应，指的是分子在激发态运动至理想的构象时，会发生开环/关环反应或光异构化反应，导致非辐射跃迁通道的打开，同样分子运动受到抑制时可以阻碍这一过程，从而有利于发光。综上所述，对于大多数具有π共轭结构的AIE分子而言，分子在激发态的运动受限是其聚集态荧光增强的根本原因。

此外，目前也发现了一些不具有典型π共轭结构的分子或聚合物体系也表现出AIE性质，对于这一类AIE现象，我们的看法是分子在聚集态通过杂原子之间以及杂原子与π键之间的跨空间相互作用形成了局部的电子离域结构，使得分子可以被激发并发出可见光，我们称之为簇发光机理。这一类体系的研究方兴未艾，也是目前研究的比较热门的一个AIE分支方向（Mater. Today.2019, 32, 275)。

提问

在研究非芳香性AIE高分子的时候是否会存在可能一些芳香性杂质的引入，其可以怎么样的更好的去除，对于本身非芳香的体系的发光有什么影响？

秦安军：我们合成非芳香性AIE高分子时，在聚合之前，我们都会做蒸馏等纯化处理，再通过核磁谱图来确保没有芳香性杂质。

唐本忠：这是个非常好的问题，发光受杂质的影响非常大，只要有一点点杂质的存在，可能会是整个材料表现出的发光性质产生彻底的改变。

刘斌：有机的室温磷光很容易受杂质的影响。发现这一问题后，我们仔细研究了同一种分子发光性质的影响因素，发现不只是纯度的问题，测试条件，也十分关键，比如拍照时用的什么型号的相机，相机的设置，荧光灯的类型，光照时间、强度等等都会影响有机的室温磷光。目前测试条件并没有统一的规定，这就导致相同的分子在不同的课题组产生的结果不一样，甚至同一课题组不同的人做的结果也不一样。所以我们需要用更谨慎的态度，小心地去理解每一个现象。对于杂质，大家很难想到影响会这么大，以我们正在做的一个体系为例，我们发现千分之一杂质的存在就导致很多新的现象，杂质对这些现象的出现起了决定性的作用。有些时候，由于原料生产工艺的问题，杂质无法用常规的方法去除，导致我们没有意识到杂质的存在，进而使得我们对很多现象的理解产生偏差。后面，我们会把杂质的问题说得更清楚，很快大家会看到相应的文章。

提问

我在实验过程中，发现有的AIE分子在不良容易加入的过程中，荧光先增强后减弱，请问这种分子还算是AIE分子吗，这种现象是什么原因导致的？

刘斌：在不良溶剂加入的过程中，聚集粒子可能发生变化，有时甚至会变大后又变小，有时是结晶态，有时又变成了无定型的，这就导致它和溶剂的相互作用也不同，所以可能会有更多的因素影响了纳米粒子发光。我们需要理解在每一个滴定点，溶液中纳米粒子的状态，是疏松的还是团聚的，变大还是变小，结晶的还是无定型的，来判断发光的原因。

提问

我做了一种TOP型多孔有机聚合物骨架（含芘），并引入了AIE的基团，分散在乙腈中，然后加入苯，发现荧光增强，是否就是AIE？

秦安军：有两种可能，一种就是苯加入后，由于相似相溶，聚合物分散后导致荧光淬灭减弱；另一中可能使如果使D-A型的聚合物，苯的加入使溶液极性变弱 ，聚合物分散性变好，导致荧光淬灭减弱。总的来说，可能是ACQ减弱导致的。

提问

对有兴趣从事AIE领域研究的老师和同学们有什么建议？

刘斌：今年是AIE概念提出的第20周年，大家可以看到各个出版社都陆陆续续推出了AIE的专刊或者特辑，感兴趣的老师和同学可以去读一读里面的文章。这些年来，AIE发展非常迅，而且未来可期。整个AIE科研界非常团结， 大家互相支持，一起推动这个领域的卓越发展。我们也组织了很多特刊和国际会议，给新人提供宝贵的发展机会。进入AIE这个研究领域不难，因为它对于仪器设备的要求不高。最大的障碍是如何设计分子，让它产生想要的性能。我们现在正在创建一个基于大量数据，理论计算模拟的人工智能方法，我们希望从已经设计出来的AIE分子中找到一些经验和规律，使我们在合成新分子之前，能够通过计算和模拟就能知道设计的分子是否能产生想要的性能。这样一来，开展AIE的研究会变得更容易，这个领域就会得到更快更好的发展。

朱为宏：要勤思考，做科研不能简单的重复。要树立自信，做有原创性的、引领性的科研，提出新的概念、机制。

秦安军：我说一点具体的，想从事AIE，你需要做的基本的准备是了解AIE大致的原理，再结合自己的研究。比如，做有机合成的同学，你可以把你合成的分子用荧光照一照，如果溶液不发光，粉末发光很强的话，你就得到了一个AIE体系。

唐本忠：要有信心，做有意义，有影响的工作。可以做的方向很多，要认真去做，认真去想，仔细挖掘其中的科学问题。

下面是来自报告人的部分精彩论文，点击阅读原文，阅读更多AIE方面的文章。

AIEgen bioconjugates for specific detection of disease-related protein biomarkers

Kok Chan Chong, Fang Hu and Bin Liu

Mater. Chem. Front., 2019,3, 12-24

http://dx.doi.org/10.1039/C8QM00383A

One-step, rapid fluorescence sensing of fungal viability based on a bioprobe with aggregation-induced emission characteristics

Xiaoxue Ge, Meng Gao, Bo Situ, Weiwei Feng, Bairong He, Xiaojing He, Shiwu Li, Zihao Ou, Yiqi Zhong, Yahui Lin, Xinyi Ye, Xiumei Hu, Ben Zhong Tang and Lei Zheng

Mater. Chem. Front., 2020,4, 957-964

http://dx.doi.org/10.1039/C9QM00732F

Sparks fly when AIE meets with polymers

Yuanyuan Li, Shunjie Liu, Ting Han, Haoke Zhang, Clarence Chuah, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam and Ben Zhong Tang

Mater. Chem. Front., 2019,3, 2207-2220

http://dx.doi.org/10.1039/C9QM00404A

Drawing a clear mechanistic picture for the aggregation-induced emission process

Haoke Zhang, Junkai Liu, Lili Du, Chao Ma, Nelson L. C. Leung, Yingli Niu, Anjun Qin, Jingzhi Sun, Qian Peng, Herman H. Y. Sung, Ian D. Williams, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Kam Sing Wong, David Lee Phillips and Ben Zhong Tang

Mater. Chem. Front., 2019,3, 1143-1150

https://doi.org/10.1039/C9QM00156E

A highly efficient and AIE-active theranostic agent from natural herbs

Michelle M. S. Lee, Liang Zheng, Bingran Yu, Wenhan Xu, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Fujian Xu, Dong Wang and Ben Zhong Tang

Mater. Chem. Front., 2019,3, 1454-1461

http://dx.doi.org/10.1039/C9QM00242A

Direct visualization of the ouzo zone through aggregation-induced dye emission for the synthesis of highly monodispersed polymeric nanoparticles

Eshu Middha, Purnima Naresh Manghnani, Denise Zi Ling Ng, Huan Chen, Saif A. Khan and Bin Liu

Mater. Chem. Front., 2019,3, 1375-1384

http://dx.doi.org/10.1039/C9QM00020H

Fluorescent thermometer based on a quinolinemalononitrile copolymer with aggregation-induced emission characteristics

Jinfeng Yang, Kaizhi Gu, Chuanxing Shi, Meng Li, Ping Zhao and Wei-Hong Zhu

Mater. Chem. Front., 2019,3, 1503-1509

http://dx.doi.org/10.1039/C9QM00147F

Aggregation-induced emission polymers for high performance PLEDs with low efficiency roll-off

Jiabao Gu, Zeng Xu, Dongge Ma, Anjun Qin and Ben Zhong Tang

Mater. Chem. Front., 2020,4, 1206-1211

https://doi.org/10.1039/D0QM00012D

Tetraphenylpyrazine-based luminogens with full-colour emission

Lingxiang Pan, Yuanjing Cai, Haozhong Wu, Fan Zhou, Anjun Qin, Zhiming Wang and Ben Zhong Tang

Mater. Chem. Front., 2018,2, 1310-1316

http://dx.doi.org/10.1039/C7QM00551B

视频回放稍后会通过邮件分享给注册了该论坛的用户。下一期MCF云研讨会在7月中旬，到时候会微信通知大家，敬请期待。

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