首次实现基于主客体组装的可见光激发水相纯有机室温磷光学术资讯

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近日，华东理工大学田禾院士、马骧教授团队在室温磷光领域取得重要进展，相关研究成果以“Aqueous Phase Visible-Light-Excited Organic Room-Temperature Phosphorescence via Cucurbit[8]uril-Mediated Supramolecular Assembling”为题发表于Angew. Chem. Int. Ed.（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201914513）。

室温磷光（Room-temperature phosphorescence, RTP），作为光致发光中较为特殊的一类长寿命发光，因其较大的斯托克斯位移和对环境因素的多重响应性而在有机发光二极管、传感检测和防伪材料等领域得到了广泛的重视。已经报道的纯有机室温磷光大多基于晶体、聚合物、小分子等固态体系，而液态或溶液态的纯有机室温磷光往往很难实现，一方面是由于分子在溶液中的无规则运动使得三线态激发态的能量多以非辐射跃迁的形式耗散，另一方面，溶液中的氧气等猝灭因子也极大地限制了磷光的发射。尽管包括环糊精和葫芦[7]脲在内的超分子大环主体分子已被用于实现水相的室温磷光发射，但是这些体系较短的激发波长和较低的磷光量子产率限制了其在生物领域的应用。

针对这一问题，田禾院士、马骧教授科研团队利用常见的超分子大环主体分子葫芦[8]脲和简单的染料客体分子，首次实现基于主客体组装的可见光激发水相纯有机室温磷光。客体分子水溶液呈现蓝色的荧光发射，而将葫芦[8]脲和客体分子水溶液以1:1摩尔比例的简单混合便能够实现明亮的黄色磷光发射，因而改变主客体分子或是竞争性客体的比例便能够实现多色荧光/磷光的调控。作者通过组装体单晶结构的分析和溶液态的组装表征与光物理性能测试得出，产生磷光的组装体结构是由两个葫芦[8]脲分子包结两个客体分子形成的2:2复合物，一方面葫芦[8]脲的空腔有效隔绝了部分的溶解氧并限制了客体分子的振动，另一方面被包结组装的两个客体分子因紧密平行排列而产生了新的电荷转移态，使得组装体的吸收红移到可见光区域，实现了可见光激发下的室温磷光发射。这一特殊的主客体络合物也被用于实现Hela细胞成像以及多色发光水凝胶的制备，具有潜在的生物应用价值。这一通过组装诱导发光（Assembling-Induced Emission）实现水相纯有机室温磷光的策略，打破了前期工作中溶液态磷光猝灭的限制，有望在时间分辨成像领域结合磷光的长寿命特性实现新的突破，为水相室温磷光的构建提供了新的思路。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

该研究工作主要是由博士研究生汪洁在田禾院士和马骧教授的指导下完成，在单晶测试解析方面得到了解永树教授，湖北大学研究生罗枭鹏和日本理学公司严子耳工程师的大力帮助。该研究成果得到了国家自然科学基金基础科学中心项目和优青项目、上海市曙光计划等项目资金的支持。

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