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行业资讯 会员动态 中石化北化院乔金樑研究员/江南大学东为富教授Adv.Sci.:利用簇发光实现湿度变化可视化的自组装超分子薄膜
中石化北化院乔金樑研究员/江南大学东为富教授Adv.Sci.:利用簇发光实现湿度变化可视化的自组装超分子薄膜
  发布日期:2023-12-06

近日,中国石化北京化工研究院乔金樑团队与江南大学东为富团队合作,在Advanced Science期刊上发表“A Self-Assemble Supramolecular Film with Humidity Visualization Enabled by Clusteroluminescence”的研究成果。

光致发光材料因其在光电器件、化学传感器、以及疾病诊断等领域的卓越应用潜力而受到重视。近期,一种不基于传统大π键共轭结构的本征发光现象,即簇发光,引起了研究者的广泛关注。这些化合物通常含有N、O、S、P等杂原子所形成的诸如胺基(-NH-)、酰胺基(-NHCO-)、磷酸酯基、羰基(-CO-)、硫醚(-S-)、氰基(-CN)等基团,并展现出AIE行为,即在固态或聚集态下表现出强烈的荧光。值得注意的是,簇发光化合物与AIE分子略有不同,在聚集态或固态,簇发光化合物在通过限制非辐射跃迁提高荧光强度之外表现出显著的能隙降低以及发射波长红移,这种特殊的本征光物理特性使得簇发光化合物的发射波长可以对外界的刺激(光、热、湿度)响应。此外,簇发光化合物大多只能发射蓝光,且发光效率不高,合成高量子产率且波长可调的簇发光化合物仍是个难题。

前期,该团队利用良溶剂诱导和热处理的方法对马来酸酐共聚物的发光性能进行调控研究。发现聚合物分子链在溶解-挥发过程中会自组装形成更多、更大尺寸的发光团簇,得到蓝光发射的高量子产率共聚物(Macromol. Rapid Commun. 2023, 44, 2200653)。而控制热处理温度和时间,在促进聚合物链段运动的同时调控主链上醋酸乙烯酯的分解率,热处理过程中聚合物空间作用增强,表现出红光发射现象(ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 23824)。在此基础上,引入支化结构可以提高聚合物链的柔顺性,诱导发色团簇的形成。通过调节次级基团间相互作用与提高柔顺性形成的非辐射跃迁之间的平衡,PMV的量子产率(QY)最大可以达到29.87%(ACS Macro Lett. 2023, 12, 1523)。

本研究中作者在PMV侧链引入硫辛酸,并通过在碱液中挥发溶剂得到了具有自修复、重复加工性能的动态交联薄膜。随后利用簇发光对聚集距离的依赖性,通过羧酸钠基团在不同湿度下的吸水-失水平衡改变其聚集距离,实现簇发光发射波长(534-508 nm)对湿度的响应。

江南大学化学与材料工程学院汪洋副教授、东为富教授及中国石化北京化工研究院乔金樑研究员为论文通讯作者。江南大硕士研究生陈翔为论文第一作者。该工作得到了国家自然科学基金(22005122、52373078)的支持。

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