中新網上海新聞10月24日電 (呂安琪)1987年的諾貝爾化學獎授予了三位在超分子化學領域做出突出貢獻的科學家，自此，超分子化學已經發展成為一門和材料科學、生命科學、信息科學以及環境科學等諸多領域相互融合和交叉的前沿學科。
作為超分子化學研究的核心內容之一，自組裝被認為是在分子以上層次創造新物質和產生新功能的重要手段。近年來，化學家們通過配位鍵導向自組裝高效構築了大量結構精美的超分子金屬自組裝體系。基於其在傳感、催化、信息存儲、光捕獲、疾病診療等領域的應用前景，超分子螢光金屬組裝體引起了廣泛的研究興趣。但由於配位重金屬的螢光淬滅性以及配位鍵的動態可逆性，構築高螢光量子效率、螢光發射波長可寬程精細調控的超分子螢光金屬組裝體一直是該領域的難點和挑戰。
華東師範大學化學與分子工程學院徐林教授課題組一直致力於有機超分子化學領域的研究，聚焦超分子螢光材料化學開展系統性的研究工作。近日，該課題組在超分子配位組裝機理研究、組裝材料穩定性強化以及發展組裝新策略方面取得了創新性的成果。
在前期研究工作的基礎上，通過合理的分子設計，徐林課題組合成了光誘導電子轉移(Photo-induced Electron Transfer，PET)和分子內電荷轉移(Intramolecular Charge Transfer，ICT)可精準調控的超分子螢光基元。在螢光基元與重金屬Pt (II)配位過程中，抑制了螢光基元中吡啶孤對電子的PET效應，導致組裝後螢光量子效率提高；此外，Pt (II)與吡啶的配位還會增強吡啶的拉電子效應，引起ICT效應的加劇，從而導致組裝後組裝體的波長位移放大，實現超分子螢光金屬組裝體螢光寬程發射。值得注意的是，在傳統的Pt-吡啶配位組裝體中，由於難以實現通過吡啶基對組裝基元的PET和ICT調控，Pt (II)的重金屬效應往往導致超分子金屬組裝體的螢光減弱或淬滅，並較難實現對組裝體的螢光性質的精細調控。
緊接著，作者通過對照控制實驗、輻射躍遷與非輻射躍遷分布實驗、時間相關單光子計數法(Time-Correlated Single Photon Counting, TCSPC)以及含時密度泛函理論(Time-Dependent Density Functional Theory, TD-DFT)等技術對該系列超分子螢光金屬組裝體的發光機理以及調控機制進行了驗證。
最終，基於該系列超分子螢光金屬組裝體優異的螢光性能，課題組製備了可加工螢光薄膜、具有防偽列印性質的螢光墨水等多種超分子螢光材料。例如，在肉眼觀察下，所製備的材料為本底白色並不呈現任何圖案，而在簡單可攜式螢光儀的照射下，所製備的材料立即呈現出不同顏色、強螢光的中國結圖案。該系列超分子螢光材料有望實現在智能響應、信息存儲和光信息防偽等領域的應用。
這一成果近期發表在Nat. Commun。上(Nat. Commun., 2019, 10, 4285)。華東師範大學化學與分子工程學院博士研究生朱俊龍為該論文的第一作者，徐林教授和楊海波教授為共同通訊作者。工作中部分光譜研究和理論計算研究分別得到了華東師範大學精密光譜科學與技術國家重點實驗室陳縉泉研究員和孫海濤研究員課題組的支持與幫助。
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編輯：陳靜