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Angew. Chem. :基于非发光基元柔性调控实现共价有机笼压致荧光变色行为调控2024-06-08
有机压致荧光变色材料是一类压力刺激响应材料,具有发光性能随压力变化而改变的特点,在传感、数据存储和防伪等诸多领域具有重要意义。

目前,有机压致荧光变色材料的发光性能调控主要通过调节分子间排列的方式实现,然而其堆积行为往往缺乏可控性,实现有机压致变色材料的发光调控仍具有很大挑战。共价有机分子笼(OMCs)是一类新兴晶态有机材料,研究发现其能够在客体分子,光照、电场等外界刺激下表现出结构的动态变化,是构建压致变色材料的理想平台。

近日,南开大学卜显和院士、庞建东研究员和吉林大学邹勃教授、王凯教授合作,设计合成了一系列基于四苯乙烯类聚集诱导发光(AIE)发色团的动态OMCs(Cage 1-3)。作者利用金刚石对顶砧(DAC)技术研究了其在各向同性压力刺激下的压致荧光变色性质,并实现了对OMCs压致荧光变色行为的调控。

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作者通过X-射线单晶衍射(SC-XRD)测试证明了Cage 1结构中的上下两个四苯乙烯分子与中间四个间苯二甲胺分子通过亚胺键相连,组成[4+2]型有机笼结构。变温荧光及变温单晶测试表明,Cage 1中四苯乙烯基团苯环之间扭转角随着温度升高而减小,发光红移。这种温度敏感性证实了有机笼的刺激响应特性,预示其有对压力刺激产生响应的可能性。

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Cage 1在高压下荧光发射逐渐减弱并表现出发光红移现象(Δλ=40 nm)。在此基础上,作者发展了一种利用非发光组分调控OMCs压致变色行为的策略。通过简单地将间苯二甲胺替换成环己二甲胺或戊二胺,可以分别得到与Cage 1结构相似的Cage 2和Cage 3,实现OMC整体柔性的调节,进而在压力刺激下呈现出可调的压致荧光变色行为。Cage 3在压力下展现出了更加显著的发光红移效果(Δλ=150 nm),且可在卸压后恢复初始荧光性能。对照实验表明,闭合的有机笼结构为实现可逆的压致荧光变色行为起到了关键作用。

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这项工作提出了利用非发光基元柔性调节有机发光材料压致荧光变色行为的新策略,并以OMCs为平台实现了宽发射范围、可逆压致发光行为调控。这将为有机压致荧光变色材料的设计合成和拓展OMCs作为智能发光材料在传感、防伪等领域的潜在应用提供参考。

文信息

Reticular Modulation of Piezofluorochromic Behaviors in Organic Molecular Cages by Replacing Non-Luminous Components

Yang Li, Prof. Kai Wang, Rui Feng, Jingtian Wang, Xiao-Juan Xi, Feifan Lang, Quanwen Li, Prof. Wei Li, Prof. Bo Zou, Prof. Jiandong Pang, Prof. Xian-He Bu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202403646

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