影像科学与光化学 ›› 2019, Vol. 37 ›› Issue (6): 648-648.

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多芳基丁二烯的聚集诱导发光性质及其应用

张亚会, 董宇平   

  1. 北京理工大学
  • 收稿日期:2018-12-10 出版日期:2019-11-15 发布日期:2019-11-15

  • Received:2018-12-10 Online:2019-11-15 Published:2019-11-15

摘要: 聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)是指分子在稀溶液(分散态)中发光微弱或不发光,而在聚集态时具有荧光或者荧光发射增强的现象。AIE现象有效地解决了绝大多数荧光材料聚集诱导猝灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)的难题,扩大了荧光材料(聚集体状态下)在有机光电器件、化学传感、生物传感等领域的应用。
开发新的简易AIE基元,并阐明机理、实现应用,已成为目前AIE研究领域最主要的任务。本论文首次建立以六苯基丁二烯(HPB)为AIE基元的新体系,展现出在多个领域中的潜在应用价值。主要内容:
1.通过对带有不同长度烷基链和取代基(溴,甲氧基)HPB衍生物AIE性质的研究,表明取代基推、拉电子能力较弱时,对AIE性质影响较小;由于单晶结构堆砌松散,从而呈现力致变色现象,并且可以通过“研磨-熏蒸”的方式实现力致变色的多次循环。
2.成功合成并经柱色谱一次性分离提纯三种含醛基HPB异构体,3种异构体EE-、EZ-和ZZ-HPB-CHO依次呈现黄光、绿光和青光,均具有典型的AIE性质。其中ZZ-HPB-CHO由于扭曲的结构和较为疏松的堆积,具有力致变色的性能,并且在有机试剂的熏蒸下可以实现“研磨-熏蒸”和“蓝移-恢复”的多次循环。
3.基于醛基的活性,通过与路易斯酸B (C6F5)3配位作用以及B (C6F5)3可催化醛基和羟基的半缩醛反应,实现红-黄-青的循环转化,这是目前报道中实现三色转换较为简单的方法。在这可重复循环过程中,每一化合物均保持典型的AIE或者AEE性质。
4.由醛基与丙二腈的反应,合成了ZZ-HPB-CN。由于CN基团的引入,使ZZ-HPB-CN发射波长红移。实验结果表明,试纸基底(滤纸)提供热诱导结晶作用,使ZZ-HPB-CN产生有序排序,与此同时,在紫外光的诱发下发生内环化反应,从而使ZZ-HPB-CN试纸荧光强度随着温度的升高而增强,实现越热越亮的效果,并在30~70℃范围内荧光强度呈现与温度的线性关系,可以称之为光/热诱导荧光增强现象(LTEE),这是第一个报道的对温度正响应的具有AIE性能的固态响应器件。
5.通过利用醛基与茚二酮(ID)的反应,合成了具有典型AIE性质的EE-HPB-ID化合物。作为探针,其对3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)具有荧光点亮型响应,并且肉眼即可观测到荧光强度的改变。该检测在水/THF体系中,检测限可以达到7 nM。此外,该化合物对于其他大部分多氮唑化合物均具有点亮型响应,即使硝基等强荧光猝灭性基团的存在也不会影响检测效果,而对常见的其他爆炸物和咪唑没有响应,表现出对多氮唑的广谱性检测能力。