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            基于四苯乙烯衍生物多重刺激響應光學性質的多模式防偽技術
            點擊量:158     更新時間:2023-11-17

            近年來,一種新型具有聚集誘導發光(AIE)特點的發光有機分子引起了廣泛的關注。在這類發光材料中,四苯基乙烯(TPE)是一種具有簡單分子結構但表現出聚集誘導發光作用的發光分子。使用TPE作為基本的構建模塊,通過嫁接羧酸和吡啶等,可以延伸出多種高效率的固態發光有機配體。


            TPE基衍生物作為剛性有機配體來構建發光金屬有機骨架,可以做成熒光傳感器等,這些分子具有聚集誘導發光效應,在生物探針、光電材料、傳感器材料等領域展現出了廣泛的應用前景。


            01

            基于四苯乙烯衍生物多重刺激響應光學性質的多模式防偽技術

            隨著社會財富的不斷增加,人們對信息及財產安全的問題也越來越重視,因而多模式防偽技術也備受科研學者們的關注。

            2022年底,唐本忠院士團隊,深圳大學李冰石教授課題組系統研究發現間位膽固醇取代四苯乙烯衍生物具有多重態熒光、激發波長依賴熒光、可逆光致變色和圓偏振發光的光學性質。本文中應用了不同的加工方法(書寫、絲網繪畫、繪圖、光刻),研究發現該分子可以作為防偽工具箱,通過多種光學特性的協同使用,提供豐富的防偽效果。此外,通過對上述性質的獨立或不同組合可輕松實現多重光學防偽,在信息隱藏、絲網印刷二維碼防偽、熒光畫內容加密、烙畫和CPL加密等多模式防偽場景具有廣泛應用前景。

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            DOI: 10.31635/ccschem.022.202202173

            02

            AIE核心分子四苯基乙烯(TPE)衍生物用于構建金屬有機框架MOF材料

            四苯基乙烯(TPE)衍生物是一類標志性的有機分子,具有聚集誘導發光特性,其本身的發光性能極易受自身分子間運動和分子內運動的影響,被廣泛用于構建MOF。Zr6簇具有高度可調的配位數,可用于構建不同結構的MOFs。截至目前,已有多種由TPE配體構建的Zr-MOFs被報道,包括ftw、csq和scu等拓撲結構。近日,南京師范大學古志遠團隊選擇H4TCPE有機配體和Zr6簇進行配位,合成了Zr-TPCE材料。團隊采用超低電子劑量HRTEM、HAADF和氬氣吸附等技術證實Zr-TCPE具有非互穿的scu拓撲結構。

            DOI: 10.1038/s41467-023-41055-6

            對Zr-TCPE進行加熱處理后,得到Zr-TCPE-H。與Zr-TCPE相比,Zr-TCPE-H熒光發生紅移,孔徑顯著變小。其中,熒光紅移與有機配體的分子間運動密切相關,而孔徑降低表明有機配體的分子間堆積沿著a軸發生變化。以上實驗現象表明Zr-TCPE具有各向異性柔性,在加熱處理后發生結構變化。并且,這種結構變化是可逆的,將Zr-TCPE-H泡在含酸調節劑的DMF溶劑中,其結構便可恢復至原始狀態。

            (a)DFT計算的H4TCPE在Zr-TCPE和Zr-TCPE-H中的HUMO-LUMO。(b)Zr-TCPE-H的HAADF圖。(c)Zr-TCPE加熱前后及結構恢復后的PXRD譜圖。(d)Zr-TCPE加熱前后及結構恢復后的熒光發射圖。(e)Zr-TCPE各向異性柔性和可逆結構變化的示意圖。


            03

            新型手性和熒光特性的分子面旋轉立方體

            手性籠狀化合物主要由手性前體構建,或基于配位驅動自組裝過程中的對稱性破壞。在此,曹曉宇和田中群老師團隊提出了一種構建手性有機籠的策略,即通過動態共價化學限制四苯乙烯(TPE)面的P或M旋轉構型。實驗結果及理論計算的結合表明,手性籠的出現源于具有不同取向和旋轉構型的TPE面的復雜排列。伴隨著手性的產生,即使在具有多種溶劑的稀溶液中,在籠形成過程中也會出現強熒光。此外,籠子的圓偏振發光是其雙重手性和熒光特性協同作用的結果。計算表明,籠子的手性和熒光非常穩定,因為在TPE面上苯環的分子內翻轉受到限制。

            這項研究為通過圖論進行合理設計來構建手性籠提供了啟示,并可能促進從聚集誘導發射活性構件進一步設計手性籠和其他超分子組裝體。

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            DOI: 10.1021/jacs.7b07657

            總的來說,以四苯乙烯衍生物為代表的AIE材料在生命科學和材料科學中展現了巨大的潛力。相信隨著進一步的研究和創新,AIE材料的研究和應用不斷拓展和深入,未來將會在更廣泛的領域得到應用,這些材料將為人類生活帶來更多的科技突破和應用可能性。

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