二苯乙烯基蒽衍生物:聚集诱导发光性质、机理及应用

与传统的发光分子相比,具有聚集诱导发光(AIE)性质的分子,在聚集态或固态条件下,由于独特的分子结构和聚集态结构,表现出显著增强的荧光发射,因而在光电器件、生物化学检测等领域展现出广阔的应用前景。本文总结了二苯乙烯基蒽(DSA)及其衍生物的AIE性质,分析了DSA类分子AIE现象的机理,如分子内转动受限、扭曲的分子结构及分子间聚集结构等,同时介绍了此类分子在固态发光、刺激-响应材料,以及生物检测和生物成像等方面的应用。     

聚集诱导发光体系:化合物种类、发光机制及其应用

聚集诱导发光(AIE)体系是近年来备受关注的一个研究领域,目前该领域已经积累了较为丰富的AIE化合物的分子设计理念和相应的对AIE机制的理解。AIE体系的研究为固态强发光材料特别是备受聚集发光猝灭难题困扰的有机电致发光材料提供了全新的分子设计思路。本文纵观该领域的研究进展,对AIE化合物种类、发光机制及其相关应用做出了较为详尽的综述报道。具有AIE性质的化合物主要包括多芳基取代的杂环化合物、多芳基乙烯类化合物、分子内电荷转移化合物、含有氢键的化合物、聚合物等。这些化合物的AIE发光机制也各有不同,包括分子内旋转受限、非辐射失活衰减受限、分子构象扭曲以避免形成激基缔合物以及利用特殊的分子堆积方式如J-聚集、交叉分子堆积、由分子间的C—H…π作用或特殊的氢键作用形成相应的发光聚集体等。基于其特殊的AIE性能,AIE化合物可广泛应用于化学传感、生物传感、生物标记、电致发光以及逻辑门器件等领域。     

聚集诱导发光有机氟化合物的研究进展

聚集诱导发光(aggregation-induced emission, AIE)化合物因在生物和化学传感、发光材料、显示等领域具有重要价值而备受关注.作为一类重要的功能分子,有机氟化合物在化学和材料等领域被广泛研究.汇总了具有聚集诱导发光性质的有机氟化合物,并进行了分类讨论.AIE有机氟化合物包括氟代的四苯基乙烯(TPE)衍生物、二苯乙烯基蒽(DSA)衍生物、氰基二苯基乙烯衍生物和二苯乙烯基苯衍生物等常见的AIE化合物,也包括聚合物、碳硼烷簇合物和室温磷光化合物,还有其它一些含氟结构.AIE化合物氟代后,稳定性一般会提高,氟原子参与分子间相互作用,导致聚集态的结构发生改变,从而导致发光性质的改变,如发光增强、发光波长红移(蓝移)或发光量子效率及发光寿命提高等.最后,对AIE有机氟化合物的研究前景进行了展望.     

聚集诱导发光有机小分子无机纳米复合材料的研究进展

有机-无机复合荧光纳米材料制备简便,生物相容性好,成像性能优异,在化学和生物传感、生物成像、催化及能源材料等领域受到很多关注.传统的荧光有机小分子与无机材料复合时,常发生荧光猝灭,而聚集诱导发光(Aggregation-InducedEmission,AIE)有机小分子在聚集态具有高发光量子产率,为有机-无机复合荧光纳米材料的研究提供了机遇.由于AIE有机小分子功能化的无机纳米材料独特的优点,人们对其设计、合成及应用进行了较多研究.综述了AIE有机小分子和多种类型的无机纳米结构(金属纳米颗粒、钙钛矿材料、层状材料、氧化物、硫化物等)复合材料的制备和应用的新进展,特别是在化学和生物传感、生物成像、药物输运、光热治疗、催化以及能源等领域的应用,并对其发展前景进行了展望.     

基于有机光致变色的聚集诱导发光分子的研究进展

近年来,有机聚集诱导发光(AIE)材料有效克服了传统荧光材料在固态或聚集态下荧光淬灭(ACQ)的主要缺陷,在生物探针、细胞成像、光学器件、防伪材料等方面得到了广泛研究与应用.但是,单功能的AIE材料往往满足不了科学技术发展和人们日益增长的物质生活需求.为拓展AIE材料的应用范围,多功能团组合的AIE分子的研究进一步成为...     

具有聚集诱导发光性质的近红外荧光染料

聚集诱导发光(AIE)现象的发现为解决传统有机荧光分子在高浓度和聚集形态下存在的荧光猝灭问题提供了最佳方案,并实现了在光电器件、化学传感、生物成像和靶向治疗等众多领域的广泛应用。随着对AIE发光机理研究的不断深入,AIE分子体系得到了极大的扩展。其中,一类具有给体-受体结构的AIE分子能够显著降低分子能隙,使发光分子波长从可见光区(400~700 nm)延伸到近红外(NIR)区(700~1700 nm)。由于NIR发光分子在生物医学领域中的独特优势,其已成为目前AIE研究的热点。随着对NIR分子设计及应用的不断探索,附加不同功能且发光波长更长的AIE分子也被开发出来了,并实现了对生物体特定组织的NIR荧光成像、光声成像、光动力治疗和光热治疗等。本文总结了近年来具有AIE性能的NIR荧光分子的结构及其在生物医学领域的相关应用。     

聚集诱导发光材料在聚合物制备及性能检测中的应用进展

聚集诱导发光(AIE)材料因其独特的发光性能,已在荧光检测、生物成像及有机发光器件等领域展现出较为广阔的应用前景。本文综述了AIE材料在监测聚合物制备过程(本体聚合、溶液聚合、乳液聚合及悬浮聚合过程等)中的应用,介绍了利用AIE分子的荧光信号响应检测聚合物玻璃化转变温度、粘度、相分离程度、分子量等物理性能的研究,为AIE材料在聚合过程可视化监测及聚合物荧光功能化领域的应用提供了参考。最后对AIE材料在高分子科学研究中的应用前景进行了展望。     

聚集诱导发光：研究高分子科学的一种新方法

高分子科学在人类生活和现代社会中发挥了越来越重要的作用,深入理解高分子材料的构效关系及性能尤为重要.现代仪器表征手段受制于非原位、样品制备过程冗杂等因素,很难直接"看到"测试过程.荧光成像技术可以清楚地"看到"材料的结构及形态变化,受到广泛关注.但是,传统荧光分子易发生聚集导致发光淬灭现象,限制其应用.相反,聚集诱导发光(AIE)分子基于分子运动受限的发光机理,在聚集态具有强的发光信号,加之荧光量子效率高、对外界刺激灵敏等优点,现已成为化学和材料等领域的前沿.本专论从AIE的工作原理出发,较系统地总结了基于AIE独特的分子可视化技术如何成为原位研究高分子科学的新方法:监测聚合物的溶液性质,如聚合过程、溶度参数及构效关系等;监测聚合物的聚集体性质,如链段固态分子运动、玻璃化转变、相分离及结晶度等.最后对AIE技术在高分子科学领域的未来发展进行了展望.     

聚集诱导发光

聚集诱导发光(AIE)是唐本忠院士于2001年提出的一个科学概念,是指一类在溶液中不发光或者发光微弱的分子聚集后发光显著增强的现象。高效固态发光的AIE材料有望从根本上解决有机发光材料面临的聚集导致发光猝灭难题,具有重大的实际应用价值。从分子内旋转受限到分子内运动受限,从聚集诱导发光到聚集体科学,AIE领域已经取得了许多原创性的成果。在本综述中,我们从AIE材料的分类、机理、概念衍生、性能、应用和挑战等方面讨论了AIE领域最近取得的显著进展。希望本综述能激发更多关于分子聚集体的研究,并推动材料、化学和生物医学等学科的进一步交叉融合和更大发展。     

聚集诱导发光应用研究进展

传统的荧光化合物在聚集态时,会导致荧光猝灭;而聚集诱导发光(AIE)化合物在溶液中单分子状态时呈现弱的荧光,但当形成聚集态时发出强的荧光,这是由于分子内旋转受阻(RIR)和聚集形态的改变所致.综述了2008年以来聚集诱导发光最新应用研究进展,如用以检测离子、气体、有机小分子、爆炸物、蛋白、酶等化学/生物传感器;向传统的聚集引起猝灭化合物引入AIE单元,制备高效固态发光器件等;通过压力、热、溶剂蒸汽等调控聚集态,构建可逆的刺激性多重响应材料;发展与生物体具有良好兼容性的聚集体杂化纳米颗粒(如荧光硅纳米颗粒、聚合物胶束、电解质等),以用于生物体内成像、结构解析及检测等.     

聚集诱导发光分子在公共安全领域中的应用

对于公共安全中存在的安全隐患及时检测和预防有助于保护公民的身体健康和财产安全。荧光检测技术以其优异的选择性、高的灵敏度、快的响应速度引起了广泛的研究。聚集诱导发光(AIE)材料作为一种与聚集导致发光猝灭(ACQ)材料截然相反的新兴有机荧光材料,实现了发光分子在固态或是聚集态下的高荧光量子产率。而独特的AIE特性,使其不必担心由于分子聚集导致的荧光信号的降低或猝灭,同时由于分子聚集程度的增加引起荧光颜色和强度的变化,可以被用来实现对靶标物的定性和定量分析,为荧光分析检测提供了新的思路和方案。目前基于AIE的荧光检测方法及相关技术已经被广泛应用各个领域,其中在公共安全领域的研究表现突出,并取得较高的研究成果。本文分析总结了近几年来AIE分子在公共安全领域中的应用进展,包括爆炸性物质、指纹识别、毒品检测、食品安全等方面,并对目前存在的问题和应用前景进行了总结和展望。     

聚集诱导发光分子的光电功能与器件应用

光电功能分子通常以薄膜和聚集体的形式显示功能, 聚集诱导发光（AIE）分子体系的发现为解决固态下聚集诱导荧光猝灭（ACQ）难题提供了新的思路. 本文总结了近年来本课题组发展的一系列AIE 分子, 侧重介绍这些AIE 分子的光电功能与器件应用, 特别是在有机电致发光器件和有机激光方面的应用. AIE 材料显示非常高的电致发光效率, 在显示与白光器件方面潜力巨大. 在发展电泵有机激光方面, AIE 材料特点突出, 是最有前景的一类材料.     

利用Reimer-Tiemann反应合成水杨醛缩肼聚集诱导发光分子的综合实验

聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)分子是一类在聚集状态下表现出强烈荧光而在分散状态下荧光较弱甚至无荧光的分子。自2001年首例AIE分子被发现以来,各类新型AIE分子如雨后春笋般相继被开发出来,并在有机光电材料、荧光探针、生物成像等领域表现出非常广泛的应用。其中,水杨醛缩肼就是一类合成简单、荧光强度高的典型AIE分子。本论文介绍了利用Reimer-Tiemann反应合成水杨醛,并通过与水合肼反应进一步得到水杨醛缩肼AIE分子的方法。在本实验中,学生不但练习了经典Reimer-Tiemann反应的操作方法,同时也学习了水杨醛缩肼分子的AIE特性及其产生机理。结合拓展阅读,可使学生进一步了解AIE分子的应用。     

聚集诱导发光高分子在光学诊疗应用中的研究进展

高分子因其优异的光学特性、良好的生物相容性和分子结构易于调控等优势,在光学诊疗领域表现出巨大应用潜力.然而,传统荧光分子的聚集导致荧光淬灭现象限制了其生物应用.聚集诱导发光(AIE)分子因其聚集态高效发光的优势而备受关注.本文从AIE高分子的构建出发,重点介绍了D-A型共轭聚合物的构建策略、构-效关系以及相对于小分子的性能和应用优势,并从生物成像、肿瘤诊疗和抗菌三个方面总结了AIE高分子在光学诊疗领域的最新研究进展.生物成像方面主要总结了NIR-Ⅱ区AIE高分子在深部组织高分辨率荧光成像中的应用;肿瘤诊疗方面主要介绍了AIE高分子在光动力治疗、光热治疗及联合治疗中的应用;以及介绍了AIE高分子在细菌感染光动力治疗中的应用.最后对AIE高分子在光学诊疗领域的未来发展前景进行了展望.     

具有聚集荧光增强效应的四苯基吡嗪类衍生物的制备和性能研究

聚集诱导发光(AIE)已经成为光物理和发光材料领域的研究热点.设计与合成新的AIE核心分子是该领域进一步发展的基础.在我们发展的、新的AIE核心分子四苯基吡嗪(TPP)的基础上,通过引入给电子的噻吩基团,设计合成了三个TPP的衍生物TPP-T、TPP-2T和T-TPP-T,并详细研究了三个分子的构效关系.结果表明三个分子均具有聚集荧光增强(AEE)效应,其粉末的最强发射峰分别位于418,437和436 nm处,属于蓝紫光和深蓝光发射,绝对荧光量子产率分别为26.8%,29.%和30.9%.结合其优异的热稳定性,这些TPP衍生物有望用于有机发光二极管(OLED)器件中的发光层.     

四苯乙烯聚集诱导发光探针在生物成像和药物递送中的应用研究进展

基于聚集诱导发光(AIE)机制的生物传感器具有灵敏度高、高量子产率、便于合成等优点,所以具有AIE特性的有机小分子得到了科研工作者的广泛关注.随着对AIE分子结构和理论知识的深入认识,针对细胞或微生物结构特点设计合成的可与细胞或微生物特异性结合的有机荧光分子,可准确、便捷、有效地实现对细胞或微生物的成像和靶向药物递送,对扩展有机分子探针的生物应用具有重要的推动作用.本文将重点阐述近几年具有AIE特性的四苯乙烯衍生物荧光分子在细胞和微生物识别成像,靶向递送和抗菌性能方面的应用,为后续研究工作提供借鉴和指导.     

AIE荧光聚合物RAFT可控合成与表征及光物理性质研究

聚集诱导发光(AIE)分子是与传统的聚集态荧光淬灭染料分子具有截然相反的光物理性质的新型有机发光材料,可广泛应用于化学/生物传感、生物探针与成像、诊疗一体化和光电子器件等诸多领域中。本论文通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法,可控合成了侧链型四苯乙烯TPE聚丙烯酸酯AIE聚合物。通过实验条件的优化与探索,尤其采用半衰期较短、活性更高的偶氮二异庚腈(ABVN)取代常规的偶氮二异丁腈(AIBN)引发剂,将原来超过12 h的过夜反应前沿科研实验,改造为较短的3–5 h聚合反应时间内即可达到中等收率和较好的聚合物产品质量,使其成为一个适合本科教学环境的新创实验。本实验融合了无水无氧操作技术、柱层析分离纯化、RAFT可控聚合和GPC分子表征技术、FTIR、NMR、UV-Vis、荧光光谱等多种现代实验技术和表征方法,考查了所合成四苯乙烯TPE侧基的AIE聚合物的光物理性质,测定其溶液中的相对荧光量子产率达17%。     

结晶水调控聚集诱导发光

正聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)现象在发光材料领域显示出巨大的应用价值和前景1,2。AIE分子荧光颜色的调控对于深入发展应用研究具有重要意义。一般而言,对包含AIE分子在内的发光物质荧光颜色的调控主要通过合成化学改变发光基团的取代基、共轭基团等来实现3,4。与此同时,科学家们也发现,AIE分子的发光与分子构象密切相关5,6。因为很多AIE分子具有螺旋桨式的空间结构,通过控制分子的构象能够调控不同基团之间的共轭程度,进而影响发光颜色。理论上讲,通过精确控制AIE分子的空间构象可以实现发光颜色的连续性变化。但迄今为止,人们还无法精确地控制这类分子的构象。     

具有聚集诱导发光性质的化合物

具有聚集诱导发光（AIE）性质的有机化合物能够在聚集或固态条件下,通过改变分子组成、扭曲构象、刚性结构、堆积形态等调节荧光发射强度和波长,使其在OLED、化学/生物传感器等领域具有广阔应用前景。本文介绍了到目前有关AIE的研究进展。侧重总结了silole型、取代乙烯型（主要包括亚甲基环戊二烯型和DPDSB型）、腈取代二苯乙烯型、吡喃型、联苯型等小分子化合物和少数高分子的结构与AIE性质之间的关系,以及为解释AIE现象所提出的限制分子内的转动、避免非辐射去活、构象扭曲避免形成excimer、J－聚集态以及形成分子间的C-H/π键等理论。     

多芳基丁二烯的聚集诱导发光性质及其应用

聚集诱导发光（Aggregation-induced emission，AIE）是指分子在稀溶液（分散态）中发光微弱或不发光，而在聚集态时具有荧光或者荧光发射增强的现象。AIE现象有效地解决了绝大多数荧光材料聚集诱导猝灭（Aggregation-caused quenching，ACQ）的难题，扩大了荧光材料（聚集体状态下）在有机光电器件、化学传感、生物传感等领域的应用。 开发新的简易AIE基元，并阐明机理、实现应用，已成为目前AIE研究领域最主要的任务。本论文首次建立以六苯基丁二烯（HPB）为AIE基元的新体系，展现出在多个领域中的潜在应用价值。主要内容： 1.通过对带有不同长度烷基链和取代基（溴，甲氧基）HPB衍生物AIE性质的研究，表明取代基推、拉电子能力较弱时，对AIE性质影响较小；由于单晶结构堆砌松散，从而呈现力致变色现象，并且可以通过“研磨-熏蒸”的方式实现力致变色的多次循环。 2.成功合成并经柱色谱一次性分离提纯三种含醛基HPB异构体，3种异构体EE-、EZ-和ZZ-HPB-CHO依次呈现黄光、绿光和青光，均具有典型的AIE性质。其中ZZ-HPB-CHO由于扭曲的结构和较为疏松的堆积，具有力致变色的性能，并且在有机试剂的熏蒸下可以实现“研磨-熏蒸”和“蓝移-恢复”的多次循环。 3.基于醛基的活性，通过与路易斯酸B (C₆F₅)₃配位作用以及B (C₆F₅)₃可催化醛基和羟基的半缩醛反应，实现红-黄-青的循环转化，这是目前报道中实现三色转换较为简单的方法。在这可重复循环过程中，每一化合物均保持典型的AIE或者AEE性质。 4.由醛基与丙二腈的反应，合成了ZZ-HPB-CN。由于CN基团的引入，使ZZ-HPB-CN发射波长红移。实验结果表明，试纸基底（滤纸）提供热诱导结晶作用，使ZZ-HPB-CN产生有序排序，与此同时，在紫外光的诱发下发生内环化反应，从而使ZZ-HPB-CN试纸荧光强度随着温度的升高而增强，实现越热越亮的效果，并在30～70℃范围内荧光强度呈现与温度的线性关系，可以称之为光/热诱导荧光增强现象（LTEE），这是第一个报道的对温度正响应的具有AIE性能的固态响应器件。 5.通过利用醛基与茚二酮（ID）的反应，合成了具有典型AIE性质的EE-HPB-ID化合物。作为探针，其对3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）具有荧光点亮型响应，并且肉眼即可观测到荧光强度的改变。该检测在水/THF体系中，检测限可以达到7 nM。此外，该化合物对于其他大部分多氮唑化合物均具有点亮型响应，即使硝基等强荧光猝灭性基团的存在也不会影响检测效果，而对常见的其他爆炸物和咪唑没有响应，表现出对多氮唑的广谱性检测能力。