唐本忠院士团队：基于聚集诱导发光分子的有机无机纳米复合材料学术资讯

来源：高分子科学前沿

与传统“聚集导致荧光淬灭（ACQ）”的现象相反，具有“聚集诱导发光（AIE）”特性的分子在单分散状态下不发光或者发出微弱荧光，但在聚集态下荧光得到显著增强。AIE分子通常具有螺旋形的或者扭曲的空间结构，在聚集态下，分子内的自由运动在空间上受到限制，激发态的能量以非辐射跃迁衰退的途径得到抑制，转而以荧光的形式耗散，因而具有显著的发光强度。然而，合成具有优异性质的AIE小分子通常需要巧妙的结构设计和复杂的合成路线，高消耗低产率显然无法满足实际应用的需求。无机纳米材料具有高稳定性、易表面改性和大比表面积等优点，且在自然界中广泛存在容易获得，将无机材料与AIE分子复合是极具潜力的发展方向。鉴于此，唐本忠院士团队深圳大学AIE研究中心王媛玮博士和王东副教授等概括并分析了基于AIE分子的有机无机纳米复合材料的相关研究，重点探讨了无机基体材料为AIE分子提供“环境引发的聚集态”这一行为。1、纳米粒子本章节主要介绍AIE分子与硅基体通过物理掺杂或者共价键结合的方式，实现荧光点亮型纳米硅球的制备。基体材料紧密的结构使AIE分子处于环境带来的聚集态中，其荧光不仅不会淬灭反而得到增强，实现了“小浓度大荧光”的特殊现象。另外，凭借硅基体优异的生物相容性，AIE分子被有效传输至生物体内，实现了高质量的生物荧光成像。△PFBT分子在F127为模板下参与硅源水解制得荧光硅球的过程，并用于血管荧光成像。（Chem. Mater. 2014, 26, 1874）2、二维层状结构通常情况下，当荧光小分子与二维材料（如氧化石墨烯（GO），过渡金属二硫化物（TMDs）等）复合时，二维材料独特的电子传导性极易引发荧光淬灭现象。但唐本忠团队陆续发现，当单层或少层GO和TMDs与AIE分子复合时，在一定浓度范围内，随着二维材料浓度增加，AIE分子的荧光强度不减反增。这一特殊的现象被认为是由于AIE分子在二维片层材料表面聚集，聚集形态引发的荧光增强与猝灭效应是竞争表达关系。这也是AIE分子区别于ACQ分子的重要表现之一。△DES分子在不同GO浓度下的聚集状态和荧光强度的变化。（Adv. Mater. 2012, 24, 4191）3、三维框架结构将AIE分子进行官能团修饰后，通过配位作用与Zn2+，Cd2+等离子配位形成具有荧光性质的金属有机框架结构（MOF），是近年来研究的热点。当AIE分子作为配体嵌插在MOF结构中，即使其处于单分子状态依然能够表现出聚集诱导发光的现象，说明牢固的金属框架结构为AIE分子提供了限域作用，使其摆脱自身聚集即可实现高效发光，例如，PCN-94的固态量子产率高达94%。△PCN-94的MOF结构示意图，其中ETTC是具有AIE性质的配体分子。