Angew. Chem. ：基于水滑石限域效应构筑水相室温磷光超分子组装体

水相室温磷光（RTP）材料在生物领域具有卓越的应用优势。然而，由于水溶液中高浓度的溶解氧和水分子布朗运动会引起非辐射跃迁途径增加，显著淬灭三线态激子，因此，在水相中实现高效RTP发射是一项富有挑战性的工作。目前的解决办法是应用多组分混合材料或单组分晶体材料。然而，前者受限于成分复杂，后者受限于水相中不稳定。与之相比，单一组分构筑的超分子组装体由于在分子水平上具有结构、形貌和性质的可控性，是一个更理想的选择。然而，为了保证在水环境中的稳定性，组装体的单体结构需要复杂的设计过程，这极大地限制了其广泛应用。

近日，北京化工大学的史文颖副教授团队和吕超教授合作，利用水滑石（LDH）的限域效应协助具有晶态RTP的市售有机小分子构筑了水相RTP超分子组装体，并实现了其在多色细胞成像领域的应用，该策略是解决当前水相RTP材料面临困境的有效方法之一。

作者以对苯二甲酸（TPA）为模型分子，TPA在LDH限域空间内发生结构重排。当LDH层板被移去后，释放的亚稳态阵列处于热力学非平衡态，具有活性生长的能力，可生长成具有水相RTP性能的超分子组装体，最大RTP寿命和RTP效率分别可达654.87 ms和5.02%。LDH作为能量陷阱，克服了TPA分子有序组装的能量势垒，保护了小分子的官能团，增强了有序阵列中的分子间作用力，为亚稳态阵列在水环境中的稳定存在和高效水相RTP的实现提供了先决条件。

该超分子组装体展现出独特的无激发波长依赖性发射和窄分散特征，这表明组装体处于亚稳状态。由多周期循环实验结果可知，该亚稳态组装体具有活性伸长特性。在组装过程中，多重非共价键的形成控制着组装体的动力学过程，从而激活了其水相RTP性能。

亚稳态组装体的活性末端可进一步共组装红色荧光发射染料形成超分子共组装体，并基于能量共振转移策略实现水相颜色可调延迟发光。得益于其低生物毒性和尺寸可调性，选择可进入细胞的小尺寸（200-400 nm）超分子共组装体，可应用于多色细胞成像领域。

该工作极大的简化了制备水相RTP超分子组装体的单体结构设计，为构建具有水相RTP性能的超分子发光材料开辟了新途径。

论文信息

Metastable Supramolecular Assembly of Simple Monomers Enabled by Confinement: Towards Aqueous Phase Room Temperature Phosphorescence

Ruixing Wang, Da Ma, Xianggui Kong, Feifei Peng, Xiaoqing Cao, Yufei Zhao, Chao Lu, Wenying Shi

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202409162