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近日，华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等发展了一类溶液态和聚集态均具有高效发光的有机发光材料，其中一种材料在溶液态和固态粉末以及晶体的发光效率均超过90%。基于其高的溶液和聚集态发光特性，可将其作为探针用于溶液态和聚集态下的双通道高灵敏爆炸物检测、宽浓度范围的脂滴靶向成像，以及柔性的室温磷光薄膜用于信息加密。该工作为设计溶液和聚集态高发光材料提供了有效的设计策略，并且促进和拓宽了有机发光材料的实际应用。
背景介绍：
设计分子结构简单、性能可调、热稳定优异的有机发光材料对于构筑高性能器件等应用至关重要。传统的发光材料因为不可避免的聚集导致发光猝灭问题，往往使得该类材料在溶液态展现高的发光效率，而其聚集态发光发生减弱甚至猝灭。聚集诱导发光（AIE）材料与之相反，这类材料在溶液态不发光或者发弱光，而在聚集态呈现高的发光效率。单一的高发光状态在一定程度上制约了有机发光材料的实际应用。为了解决这一问题，研究人员报道了一些具有溶液和聚集态高发光的有机发光材料。然而，这些材料的溶液和聚集态发光效率仍然相差较大，并且两个状态下发光效率均超过90%的材料几乎没有。因此，发展在溶液和聚集态高发光且量子效率超过90%的有机发光材料意义重大也颇具挑战。
图1.（a）在溶液态和聚集态均具有高发光效率的有机发光分子的设计策略；（b）使用2Me2PB-AC作为客体，聚甲基丙烯酸甲酯作为主体构筑有效的室温磷光体系，并用于信息加密示意图；使用2PB-AC作为探针用于（c）双通道爆炸物检测和（d）脂滴靶向成像的示意图。
本文亮点：
针对这一问题，华南理工大学唐本忠院士秦安军教授等采取刚柔并济的策略，通过协调分子结构的扭曲与平面之间的平衡，发展了一系列三联苯基发光材料，2PB-AC，2Me2PB-AC和2T2PB-AC（图1）。这些分子在溶液和聚集态均展现了高的发光效率，其中，2PB-AC在溶液态（四氢呋喃中的发光量子效率为90.2%）和聚集态（粉末发光量子效率为92.7%，晶体发光量子效率为95.3%）的发光量子效率均超过了90%。基于这一显著优势，作者以2PB-AC为探针在稀溶液和聚集态均实现了爆炸物的双通道高灵敏检测。不同于传统的检测方式，这种双通道检测大大便利了爆炸物检测，可在不同的场景得以应用。此外，作者也将其作为脂滴靶向探针，使用不同浓度实现了多重活细胞成像，从而极大简化预处理的制备过程，且探针不受浓度限制并看获得高信噪比的成像。另外，在2PB-AC上引入侧基则可调控分子的系间窜越能力，进而使所得2Me2PB-AC在低温下呈现磷光发射。基于此，作者将其掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯中，制备了柔性的室温磷光薄膜，并用于信息显示和加密领域。
总结展望：
综上所述，本工作发展了一种在溶液态和聚集态均具高发光材料效率的有机分子新策略，为有机发光材料的设计和应用提供了新思路。本工作以Research Article形式已在CCS Chemistry “Just Published”在线发表，华南理工大学韩鹏博博士为本文第一作者，华南理工大学秦安军教授和唐本忠院士为本文的通讯作者。
文章详情：
Highly Emissive Luminogens in Both Solution and Aggregate States
Pengbo Han, Guiquan Zhang, Jia Wang, Yejun Yao, Yanping Qiu, He Xu, Anjun Qin* & Ben Zhong Tang*
Cite this by DOI：10.31635/ccschem.022.202202272
文章链接： https://doi.org/10.31635/ccschem.022.202202272
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