南林蔡旭敏副教授和港中深唐本忠院士团队 CEJ：填补分子与聚集态间构效关系空缺 - 分子堆积如何影响光物理性能?

2022-08-24 来源：高分子科技

目前研究表明，荧光材料的光物理行为通常是由分子设计来调控的，但实际上很难将分子结构与聚集态的宏观性质直接联系起来。分子堆积作为一种具有代表性的聚集体结构，对解释微观分子与宏观物质的差异起着至关重要的作用。因此，通过分析分子堆积，有助于了解分子结构与聚集态宏观性能之间的关系，对在分子堆积基础上合理设计高附加值材料具有重要意义。

近日，南京林业大学蔡旭敏副教授与港中深唐本忠院士、赵征教授团队合作，合成出一类含有不同堆积及光物理性能的Salicylideneanilines，以“Filling the gap between molecular and aggregate states: how does molecular packing affect photophysical properties?”为题在《Chemical Engineering Journal》上发表最新研究进展。（图1）

图1：Salicylideneanilines堆积及其光物理性能

蔡旭敏副教授在Nat. Commun. 2021, 12, 1773的前期研究基础上进行拓展，由原先的分子设计为重点转为分子结构-堆积-性质的三元关系为研究重点（图2）。通过研究它们的光物理性质发现溴取代的简单希夫碱的发射比其相应的含脂环的化合物发射强（图3），这与之前的脂环固化分子运动这一分子设计策略相悖，猜测可能是因为分子堆积的影响，而氯取代的简单希夫碱因紧凑的堆积而导致荧光猝灭，这一现象可以进一步验证这一结论。（图4）刺激响应变色的研究表明，激发态的分子内质子转移和顺反异构化这两个过程与分子堆积密切相关，最松散的堆积具有光致变色性能（甲基取代基简单希夫碱）（图5），而最紧密的堆积具有力致变色性能(氯取代基)（图6）。基于AB-SAM光致变色性能，可以将其应用于加密解密材料（图7）。该工作对于理解分子结构与聚集态宏观性质之间的关系起到了极为有效的桥梁作用。

图2：从分子设计和堆积设计两个角度对松香基BioAIEgen进行设计

图3：松香基BioAIEgens及其对照分子的发光性能

图4：松香基BioAIEgens及其对照分子的构象及堆积方式

图5：对照分子的光致变色性能

图6：对照分子的力致变色性能

图7：AB-SAM和DAMB-SAM的加密解密应用

本文第一作者为南京林业大学蔡旭敏副教授，通讯作者为蔡旭敏副教授和唐本忠院士。本研究获得了国家自然科学基金（21601087）和深圳市分子聚集体功能材料重点实验室（ZDSYS20211021111400001）等项目资助。

蔡旭敏，副教授，于2016年起在国家“双一流”建设专业——南京林业大学“林产化工”专业工作，江苏省“双创博士”，先后就读于南京大学和德国慕尼黑工业大学，与“聚集诱导发光”创始人唐本忠院士长期合作。近年内以第一作者和通讯作者发表的代表性SCI论文有：Nature Communications, 2021, 12, 1773; Chemical Engineering Journal, 2022, 451, 138627; Carbohydrate Polymers, 2020, 230, 115649; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6, 2898-2904等。研究方向主要集中于：生物基（植物化学品和纤维素基）聚集诱导发光（AIE）材料的机理、结构、性能与应用（生物成像、生物治疗、OLED、防伪及加密解密等）研究，致力于拓宽现有石油化学品基发光材料的研究对象，开发并提升生物基材料的附加值。

原文链接:

Xu-Min Cai*, Yuting Lin, Zhenguo Tang, Xuedan Zhang, Tianqi Mu,Shenlin Huang, Zheng Zhao, & Ben Zhong Tang*

Filling the gap between molecular and aggregate states: how does molecular packing affect photophysical properties?

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722041080?via%3Dihub

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722041080?dgcid=author

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（责任编辑：xu）

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