華東師大科學團隊研製成功多種超分子螢光材料

2020-12-24 上海新聞網

　　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。

註：請在轉載文章內容時務必註明出處!   

編輯：陳靜  

相關焦點

  • 研製成功多種超分子螢光材料
    本報訊（記者黃辛）華東師範大學化學與分子工程學院教授徐林課題組聚焦超分子螢光材料化學領域的研究，在超分子配位組裝機理研究
  • 華東師範大學研製成功多種超分子螢光材料—新聞—科學網
    華東師範大學化學與分子工程學院徐林教授課題組聚焦超分子螢光材料化學領域的研究，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開展了系統性研究工作
  • 稀土超分子傳感材料讓汙染物無處遁形
    稀土超分子籠材料為檢測傳感器提供新思路　　目前，在現有多種檢測汙染物的方法中，基於螢光的化學檢測相比於其它複雜的設備有著許多優勢，比如具有高高信噪比輸出，操作簡單，成本低廉，結果可靠等。「螢光傳感器以其靈敏度高、選擇性好等優點已成為傳感器領域的主要研究對象之一。」李靜雅坦言，尋找到合適的材料構築實用化的螢光傳感器仍然面臨諸多挑戰。
  • 黃維院士團隊綜述:滷鍵在超分子化學中的應用
    ：滷鍵在超分子化學中的應用——滷鍵型共晶的構築及其功能性質，發表於《國家科學評論》（National Science Review，NSR）。基於滷鍵構建新型多功能材料體系，已經成為超分子化學以及材料領域的研究熱點。要合成滷鍵型有機共晶，常見的方法是利用具有互補功能基團的滷鍵給體和受體進行共結晶。
  • 科學網—為配位超分子化學奉獻青春
    中科院福建物構所是結構化學和光電晶體材料領域世界領先的科研基地，自1960年創所以來，結構化學一直是福建物構所的重點研究方向和傳統優勢，以中科院院士洪茂椿、吳新濤為代表的多個研究團隊在超分子化學領域擁有在國際上具有重要影響的系列原創成果。 「所裡不僅有深厚的科研基礎，還擁有各種大型儀器設備，可以為科學實驗提供強有力的支撐。
  • 【中國科學報】為配位超分子化學奉獻青春
    中科院福建物構所是結構化學和光電晶體材料領域世界領先的科研基地，自1960年創所以來，結構化學一直是福建物構所的重點研究方向和傳統優勢，以中科院院士洪茂椿、吳新濤為代表的多個研究團隊在超分子化學領域擁有在國際上具有重要影響的系列原創成果。　　「所裡不僅有深厚的科研基礎，還擁有各種大型儀器設備，可以為科學實驗提供強有力的支撐。
  • 為配位超分子化學奉獻青春—新聞—科學網
    中科院福建物構所是結構化學和光電晶體材料領域世界領先的科研基地，自1960年創所以來，結構化學一直是福建物構所的重點研究方向和傳統優勢，以中科院院士洪茂椿、吳新濤為代表的多個研究團隊在超分子化學領域擁有在國際上具有重要影響的系列原創成果。 「所裡不僅有深厚的科研基礎，還擁有各種大型儀器設備，可以為科學實驗提供強有力的支撐。
  • 超分子科學研究進展
    將Z方向與XY平面有機結合的組裝方法與技術，有多種途經與創新空間，一個成功的實例是將可光交聯基團引入靜電沉積的多層複合膜，在特定模板屏蔽下光照誘導層間反應，然後洗去未反應部分形成有圖案的層狀結構。還有將層狀結構與微印刷技術結合的方法和電場定向的層狀組裝方法等。層狀組裝薄膜是超分子科學從實驗室走向實用化的一個窗口，如用層狀複合膜修飾的隱性眼鏡、改性保鮮膜、防再堵塞冠脈支架等。
  • 發光學報 | 當稀土遇見分子籠:新型發光超分子體系
    與無機稀土材料相比，稀土-有機超分子體系可以充分利用配體的天線效應敏化稀土發光，且可以通過分子設計實現對組裝體結構和性能的可控調節，最終實現發光材料的智能化設計。然而受限於稀土配位化學的複雜性，多組分稀土超分子體系的設計合成長時間無人問津。02昨天：稀土遇見超分子稀土超分子體系的研究歷史其實由來已久。
  • 北京大學研製新一代微型化雙光子螢光顯微鏡:解碼大腦
    5月31日，北京大學召開新聞發布會，宣布成功研製新一代微型化雙光子螢光顯微鏡，重量僅2.2克，可佩戴在動物的頭部顱窗上，實時記錄數十個神經元、上千個神經突觸動態信號。其橫向解析度可達到0.65微米，成像質量與商品化大型臺式雙光子螢光顯微鏡可相媲美，遠優於目前領域內主導的、美國腦科學計劃核心團隊所研發的微型化寬場顯微鏡。
  • 未來的智能材料——超分子材料
    超分子化學的日益發展，使得人們開始從傳統的聚合物的開發與合成提出更新的觀念。由於超分子體系可以形成高度有序的功能組裝體，並可在一定條件下進行解組裝行為，這就為人們製備動態的超分子材料提供了基礎。近年來，由於氫鍵作用對聚合物的性質，尤其表現在熱力學、力學、微觀自組裝及結晶行為等具有重大影響，含氫鍵超分子聚合物的設計越來越受到了廣泛的關注。
  • 日本研製出蓄光螢光陶瓷
    日本研製出蓄光螢光陶瓷 2005-12-16 來源：陶城報 責任編輯：admin
  • 華東理工大學在超分子化學組裝調控化學發光領域取得新進展
    近日，華東理工大學化學與分子工程學院、費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心曲大輝教授課題組在超分子化學調控化學發光的研究中取得了重要進展，相關研究成果以「Color-Tunable Single-Fluorophore Supramolecular
  • 【綜述】超分子形狀記憶水凝膠新進展
    近年來，隨著超分子科學的發展，具有高度動態可逆特徵的非共價作用（例如金屬配位作用、主-客體作用和動態共價鍵等）在製備結構規整、性質可控的功能材料方面表現出顯著的優勢。2014年以來，中科院寧波材料所智能高分子團隊在陳濤研究員和張佳瑋研究員的帶領下先後將多種可逆作用引入形狀記憶高分子材料領域，開發了一系列可以在室溫下實現形狀記憶功能的新型智能水凝膠材料。
  • 復旦大學在超分子組裝合成新型半導體納米線氣敏材料研究取得進展
    超分子組裝在自然界和生命體系中廣泛存在。科學家師法自然，藉助各種非共價鍵作用和超分子組裝仿生合成了大量具有新穎結構和獨特性能的自組裝納米材料。作為一類重要的納米結構材料，半導體納米線（semiconductor nanowires）因其獨特的電學、光學、熱學以及電化學特性日益成為國際納米科學領域的前沿研究課題。
  • 【材料】雙重「籠閉」螢光連接基元:高效生物綴合與原位效率的定量
    中國科學技術大學高分子化學與超分子功能材料研究團隊的劉固寰博士在該方面取得了重要進展。他們聚焦於利用激活螢光發射的高效偶合反應實時、原位地監控納米組裝體的解離、物理負載抗腫瘤藥物與質粒DNA的釋放過程。
  • 華東師大科學家發現通用型蛋白質胞內遞送載體
    圖說：華東師大生命科學學院程義雲教授（右）和博士生劉崇懿 校方供圖新民晚報訊 （首席記者 王蔚）在不需要修飾的條件下，華東師範大學生命科學學院程義雲團隊利用富含硼酸的高分子對多種蛋白質實現了高效、普適的蛋白質胞內遞送，並能維持其生物活性。
  • 超分子頂尖大牛Samuel Stupp院士《自然·材料》:智能軟機器人!
    Stupp教授團隊發表在國際頂級期刊《Nature Materials》的研究工作，該工作報導了基於兩親性多肽超分子的水凝膠在受到光刺激條件下發生彎曲、旋轉和爬行的現象。Samuel I. Stupp教授表示： 「這些材料可以增強拾起易碎物體的能力並具備將它們釋放到精確位置所需的軟機器人的功能。」
  • 北大研製新一代微型化雙光子螢光顯微鏡 可實時記錄神經元進行腦分析
    北京青年報記者今日從北京大學獲悉，在國家自然科學基金委國家重大科研儀器研製專項《超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統》的支持下，北京大學分子醫學研究所、信息科學技術學院、動態成像中心、生命科學學院、工學院聯合中國人民解放軍軍事醫學科學院組成跨學科團隊，歷經三年，終於成功研製新一代高速高分辨微型化雙光子螢光顯微鏡
  • 上海交大團隊研製高性能材料助力嫦娥四號登陸月背
    此次任務實現了人類探測器首次月背軟著陸，這一偉大壯舉中也有著上海交通大學材料技術的應用與支撐。　　上海交通大學材料科學與工程學院複合材料研究所、金屬基複合材料國家重點實驗室張荻教授、歐陽求保教授團隊研製的高性能SiC增強鋁基複合材料為嫦娥四號探測器在月球背面軟著陸、「玉兔二號」月球車在月球背面巡視探測等提供材料和部件支撐，為中國邁向空間時代貢獻力量。