聚集诱导发光材料
aie材料的分类
aie材料的分类
AIE(聚集诱导发光)材料是一类具有特殊光学性质的分子材料,根据其结构和性质,可以将AIE材料分为以下几类:
1. 传统AIE材料:这类材料主要是基于四苯乙烯(TPE)、四苯基吡嗪(TPP)等经典AIE分子,通过分子内旋转(RIR)机制表现出AIE特性。
这些材料在固态或高浓度下具有强发光特性,且对紫外激发光具有很高的稳定性。
2. 修饰型AIE材料:这类材料通过对传统AIE分子进行化学修饰,实现了不同波段的发光调控。
如:通过引入不同的取代基、功能团或荧光染料,可以调节AIE材料的发光颜色和强度。
3. 大环分子AIE材料:这类材料基于具有聚集诱导发光特性的大环分子构筑而成,如环状四苯乙烯(TPE)、环状四苯基吡嗪(TPP)等。
这些大环分子通过分子内振动受限(RIV)机制表现出AIE特性。
4. 聚合物AIE材料:这类材料是由具有AIE特性的单体分子通过聚合反应形成的高分子材料。
聚合物AIE材料具有较好的溶解性、稳定性和可加工性,可用于多种应用领域。
5. 生物相容性AIE材料:这类材料具有良好的生物相容性,可用于生物成像、细胞成像、药物输送等生物医学领域。
例如,一些AIE材料可以作为荧光探针用于细胞器特异成像和长效追踪等。
6. 智能型AIE材料:这类材料具有对刺激(如pH、温度、溶
剂、压力等)特异性响应与可逆性传感的特性,可用于制备智能传感器、驱动器等设备。
综上所述,AIE材料可以根据其结构、性质和应用领域进行分类。
不同类别的AIE材料具有各自的特点和优势,为各个领域的发展提供了广泛的应用前景。
聚集诱导发光材料的合成及其应用研究
聚集诱导发光材料的合成及其应用研究聚集诱导发光材料(Aggregates-Induced Emission,简称AIE)是近年来新兴的材料研究领域,与传统的荧光材料不同的是,AIE材料表现出强烈的发光性能,而且在形成聚集态时发光效率更高。
AIE材料在生物成像、传感、光电器件等领域有广泛的应用前景。
一、AIE结构特点及合成方法大多数荧光材料在溶胶态时显示出强烈的发光性能,但若这些材料被聚集,发光通常会受到猝灭或淬灭。
而AIE材料也称“发光外显材料”,是集成分子与聚集体的优点,表现出溶胶态时不发光、而在聚集态下发光的特性。
这种现象被认为是聚集态下材料分子之间紧密堆积导致的。
因此,AIE模式中聚集诱导发光是以空间抑制机制为基础的。
通过设计有机分子的结构与构造形态,可以合成出具有AIE性质的材料。
目前常见的AIE材料合成方法有以下几种:1. 活性质子化或活化酯合成法。
这种方法利用弱酸或酯可以酸催化开环等特性,将AIE分子的极性、荷电性等结构进行改变从而获得发光性质。
2. 亲核性开环聚合法。
该方法通过亲核性开环聚合反应,使分子在组装时形成高度排列的体系,从而具有AIE效应。
例如聚氨酯、聚酰胺等聚合物可以通过加入类杂环分子产生AIE。
3. DNA水凝胶合成法。
将其它AIE材料反应后填充进DNA水凝胶后,可以制备获得AIE材料。
二、AIE材料的应用AIE材料在生物成像中有广泛的应用。
由于其在聚集态下有强烈的发光性能,它可以被应用于肿瘤显像、各种生物分子的传态实时监测,另外还可以通过AIE 的响应特性来检测水溶液中的离子等。
此外,AIE材料还可应用于化学传感领域,例如气体传感、超分子传感等。
在这些传感领域,AIE材料可以通过调控聚集态发光行为响应特定的外部环境变化,如光响应,温度响应等。
如果将AIE材料嵌入介孔硅材料中,可以制成高灵敏的温度传感器。
此外,AIE材料还可用于OLED显示器,这类材料能够充分提高器件的发光效率、提高侧向发光特性,进而降低耗电量,提高显示屏幕的亮度。
具有聚集诱导发光功能的圆偏偏振发光液晶材料
前言早期对圆偏振发光(Circularly polarized lu-minescence,CPL)材料的研究,主要集中在手性镧系配位化合物。
在2008年,Muller课题组制备了一种铕类配位化合物,其发光不对称因子glum值高达1.38,这一记录保持多年。
近年来CPL材料得到了很好的发展,成义祥课题组与全一武课题合作组制备了一系列聚集诱导圆偏振发光液晶材料,其中一类材料的glum值高达1.5以上, 突破了2008年的记录,并且保证了较好的发光效率,说明聚集诱导圆偏振发光液晶材料具有更加优异的CPL性能。
聚集诱导圆偏振发光液晶分子材料AIE分子经过20多年的发展,其种类在不断地增加。
比较有代表性的AIE分子有四苯乙烯(Tetraphenylethene,TPE)、二苯基丙烯腈(Di- phenylacrylonitrile)、9,10-二苯乙烯基蒽(9,10-Distyrylanthracene,DSA9),等如图2所示,AIE的RIM机理包括分子内旋转受限(Restriction of intramolecular rotations,RIR)和分子内振动受限 (Restriction of intramolecular vibration, RIV)两种类型。
通过共价键形成具有AIE 性质的CPL手性液晶的种类较少,本节将围绕四苯乙烯、二苯基丙烯腈这两种AIE 分子的CPL液晶展开讨论。
其中TPE 是一类重要的AIE分子,其结构简单,易于合成,种类丰富,是研究AIE 机理的明星分子。
如图3所示,TPE衍生物一般对苯环上的4取代位进行修饰而生成具有不同取代基的衍生物,按照取代基的位置和数量,形成具有单取代、双取代和四取代官能团的衍生物。
对TPE 衍生物的合成策略可通过 2 种方式实现:先进行Mcmurry 偶联形成可化学修饰的TPE 分子,再将目标基团修饰TPE形成目标分子(图 3(a));再将目标基团修饰二苯甲酮衍生物,再进行Mcmurry 偶联形成目标TPE分子(图3(b))。
聚集诱导发光(aie)在功能高分子材料中的应用
聚集诱导发光(本人E)在功能高分子材料中的应用一、概述功能高分子材料是一种具有特定功能的材料,广泛应用于光电器件、生物医学、催化等领域。
近年来,聚集诱导发光(本人E)材料作为一种新型的发光材料,受到了研究者们的广泛关注。
本人E材料具有不溶于水的特性,有机溶剂中可溶,具有高效的发光性能,其在功能高分子材料中的应用具有重要意义。
二、本人E材料的特性1. 不溶于水的特性本人E材料不溶于水,这使得它在水性体系中具有独特的应用优势。
在生物医学领域,本人E材料可以用于细胞成像和药物传递系统中。
2. 有机溶剂中可溶在有机溶剂中,本人E材料可以完全溶解,形成溶液状。
这使得本人E 材料可以被方便地喷涂在各种基板上,应用于光电器件领域。
3. 高效的发光性能本人E材料在激发状态下能够发出强烈的荧光,具有高效的发光性能。
这使得本人E材料在光电器件领域具有广阔的应用前景。
三、本人E材料在功能高分子材料中的应用1. 光电器件本人E材料可以被应用于有机发光二极管(OLED)、柔性显示器等光电器件中。
由于本人E材料具有高效的发光性能和良好的溶解性,可以制备出高性能的光电器件。
2. 生物医学本人E材料可以被用于细胞成像和药物传递系统中。
由于本人E材料不溶于水,可以避免在生物体内发生溶解,并且具有高效的发光性能,能够清晰地观察细胞结构和功能。
3. 化学催化本人E材料可以被用于催化反应。
由于本人E材料具有高效的发光性能,可以通过荧光方法来研究催化反应的动力学和机理。
四、本人E材料在功能高分子材料中的发展趋势1. 多功能化未来的本人E材料将会朝着多功能化方向发展,不仅具有发光性能,还能够具有温敏性、光敏性等多种功能。
2. 高性能化随着本人E材料的研究不断深入,其性能将会不断提高,使得其在功能高分子材料中的应用更加广泛。
3. 应用领域拓展本人E材料在功能高分子材料中的应用领域将会不断拓展,涵盖更多的领域。
五、结论本人E材料作为一种新型的发光材料,在功能高分子材料中具有重要的应用意义。
聚集诱导发光材料
Org. Lett. 2010, 12, 2274
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Fluorescence spectra of 1 (60.0 μM) in PBS buffer solution (2.0 mM, pH ) 8.5) in the presence of different amounts of Arg6 peptide (from 0.0 to 10.0 μM); the insets show (1) the photos of the corresponding buffer solutions of 1 (60.0 μM) in the absence (A) and presence(B) of Arg6 peptide (10.0 μM) under UV light (365 nm) illumination and (2) variation of the fluorescence intensity at 475 nm vs the concentration of Arg6.
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聚集诱导增强发光材料的应用
发光器件
无荧光猝灭,无需掺杂,高荧光发光效率 高热稳定性 (亮度高达55 880 cd/m2)
荧光探针
➢无荧光猝灭,扩大应用范围 ➢聚集产生荧光强度改变,响应更灵敏和更快速 ➢颠覆了传统荧光探针的工作原理(光诱导电子转 移PET,光诱导分子内电荷转移PICT等), 提供新 的检测可能性。
聚集诱导发光化合物
聚集诱导发光化合物
聚集诱导发光( Aggregation-Induced Emission,AIE)现象的发现,是对传统有机发光材料所具有的聚集发光猝灭(ACQ)问题的最好的解决方案之一。
具有聚集诱导发光性能的化合物体系目前已经发现多种,比如硅杂环戊二烯衍生物、四苯基乙烯衍生物、席夫碱、金属配合物等,其中最受关注、合成相对容易的体系就是四苯基乙烯(TPE)衍生物。
研究表明,对TPE进行不同的化学修饰,能生成发光颜色可调的多种衍生物。
TPE一直是研究AIE现象的典型分子。
TPE化合物聚集诱导发光的机理,一般认为是由于分子内旋转受阻机制。
在稀溶液中,单键的C-C单键的旋转消耗激发能,导致TPE化合物不发光,但在聚集态,由于TPE骨架具有特殊的螺旋桨状结构,分子间的多重C-H···π作用导致C-C 单键旋转受阻,从而启动了发光机制。
氟代作为一种重要且非常有效的化学修饰手段,一直受到有机发光材料、药物、农药等多个研究领域的广泛关注。
研究表明,由于氟原子特殊的性能(半径小、电负性大),氟代一般能导致化合物的LUMO能级下降,提高氧化稳定性。
有机氟化合物一般具有较低的极性、熔沸点和生物相容性。
而且,由于氟原子的特异性质,氟原子会更多参分子内或分子间的相互作用,导致固体的堆积结构发生变化,并进而对其性质带来相应的影响。
另一方面,氟原子的效应不止是吸电子诱导效应,还有供电子的共轭效应,两者结合有可能对化合物的光谱性质产生明显的影响。
对于聚集诱导发光领域来说,相关含氟的发光化合物已有一些报道,但令人。
超分子与聚集诱导发光材料
超分子与聚集诱导发光材料
超分子和聚集诱导发光材料是两个相互关联的领域。
超分子是指由两个或多个分子组成的复合物,这些分子可以通过非共价相互作用(如氢键、范德华力等)结合在一起。
聚集诱导发光材料是一种特殊的超分子材料,其发光性质与分子的聚集状态密切相关。
在聚集态荧光猝灭的现象限制了超分子发光材料的应用和发展,这也是超分子发光材料领域亟待解决的问题。
为了解决这个问题,唐本忠院士首次提出了“聚集诱导发光(AIE)”的概念。
不同于传统的超分子发光材料,AIE 材料在聚集态或固态状态时具有显著的荧光强度,从而解决了荧光猝灭的问题。
AIE材料的特点包括:在固态下有强发光特性(粉末或高浓度),对于紫外激发光有很强的稳定性(不会光漂白),在细胞成像及相关生物成像技术中能产生高分辨率图像,浓度越高发光越强,在固态或者高浓度态下有非常高的灵敏度,以及可以通过灵活的化学修饰来实现不同波段的发光调控。
经过16年的发展,AIE材料已经在众多发光材料领域得到应用,如作为对刺激(pH、温度、溶剂、压力等)特异性响应与可逆性传感的智能材料、可调谐折射率的液晶或偏振光材料、高效率的OLED显示和照明材料、光波
导材料、选择性生化传感材料、痕迹识别型材料以及在生物体系中的细胞器、病毒或细菌、血管成像材料等。
以上内容仅供参考,如需更专业的信息,建议查阅相关文献或咨询化学领域专家。
聚集诱导发光 光学名词
聚集诱导发光光学名词聚集诱导发光(Plasmon-Induced Luminescence,简称PI(L))是一种研究的热点领域,其作为一种高效的发光机制已经在诸多领域得到广泛应用。
PI(L)是指通过激发金属纳米结构表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)产生的局域电磁场,来增强与荧光染料、量子点等材料相互作用时的能量传递效率,从而提高发光效果。
在PI(L)的研究中,选择合适的基体材料是至关重要的。
一般选择的基体材料应具有良好的光学性能和热导率,以确保光激发产生的热量能够迅速散发,避免材料的热损失。
此外,基体材料的光学透明度也应当考虑,以便实现更好的发光传输。
常用的基体材料包括玻璃、聚合物、金属氧化物等。
在PI(L)研究的过程中,需要选择合适的激发源。
常见的激发源有激光器、LED等。
激光器具有较高的能量密度和单色性,能够提供强烈的激发光源,但其造价较高。
相比之下,LED作为一种绿色环保的光源,具有低功率消耗和长寿命的特点,广泛应用于PI(L)研究中。
此外,选择合适的纳米结构也是PI(L)研究中需要考虑的重要因素。
常见的纳米结构包括金、银、铜等金属,以及其复合材料。
这些纳米结构具有较大的表面积和局域电磁场放大效应,能够有效地激发荧光染料或量子点等材料的发光属性。
在PI(L)的研究过程中,需要利用一系列的表征手段来评估光学性能。
常用的表征手段包括荧光光谱、吸收光谱、透射电镜等,这些手段能够提供关于发光强度、波长、分布等信息,为研究者提供准确的数据支持。
总之,聚集诱导发光光学名词是一门涉及多学科知识的研究领域,其研究对于提高发光效率、拓展发光应用具有重要意义。
该领域的发展还面临着许多挑战,如如何实现更高效的能量传递、如何选择更适合的纳米结构等。
只有不断深入研究,才能为聚集诱导发光技术的应用提供更好的支持和促进。
聚集诱导发光材料应用于食品安全检测中的研究
聚集诱导发光材料应用于食品安全检测中的研究摘要:食品安全对人类身心健康的正常发展和社会经济水平发挥着重要作用。
基于现有的食品安全方法,打造更高效、准确、灵活、直观的检测技术是确保食品安全的关键。
目前,我国常采用荧光分析法对食品安全进行灵活简单的检测,但荧光材料的疏水性不容忽视,遇光会发生漂白现象。
然而,聚集诱导发光材料具有抗干扰性好、光泽度高等优点,可有效用于食品安全检测,充分发挥其优势。
关键词:聚集诱导发光材料;食品安全;检测;应用近年来,食品安全逐渐成为公众关注的焦点。
随着食品安全问题的出现,我国主管部门制定并实施了一系列食品安全标准。
由于其独特的优势,聚集诱导发光材料常用于食品检测。
持续精准检测,有效遏制了因食物问题引起的疾病发展。
目前已经对基于聚集诱导发光的分子进行了许多经过充分验证的实验研究,其中大部分已用于多项食品安全测试。
本文分析了聚集诱导发光材料用于食品安全测试的重要以及相关应用模式。
一、创新食品安全监测方法的重要性食品安全检测不仅关系到人们的生产生活,而且决定着社会的整体发展,是全社会关注的焦点之一。
因此,加强食品安全检测技术的研发,采用科学合理的检测方法,可以更好地预防食品安全问题的出现,保障食品安全。
在一定程度上,食品检验对整个安全和市场监管体系的健康和质量起着非常重要的作用。
通过仔细审查有关当局,将最终结果告知公司,更适合企业改进。
同时,企业要不断调整生产结构,采取有效措施,加强食品安全管理,才能获得足够的市场份额。
聚集诱导发光材料良好的适用性和可变性可以有效地用于当前的食品安全测试,聚集诱导发光材料促进了食品安全准确、及时的检测,从而有效检测到对人体健康的危害并及时排除,对当前疾病预防控制工作具有广泛的意义。
在以往的在食品安全检测过程中使用荧光分析法,易受其疏水性、易脱色、易聚集等因素,但聚集诱导发光材料具有较高的光度、光束长、变化灵活等特点,它可以缩短食品安全检测的时间,提高检测质量。
聚集诱导发光材料PPT课件
6
聚集诱导增强发光材料种类
(1) 环状多烯化合物
R R1 R2
a
S S
S S S b
Silole衍生物(a)和四噻吩基噻吩(b)的化学结构
7
(2) 氰取代二苯乙烯型化合物
CF3
CN
F3C CF3
N
CN
CF3
CN-MBE
H3C
CN-TFMBE
CN
NC
OC12H25
N
CN
NC
CN
NC
C12H25O
CN
4
Si CH3
聚集诱导发光(AIE)
Aggregation-Induced Emission
B. Z. Tang, et al,Chem. Commun. 2001, 1740-1741
唐本忠
CH3
CN
CN-MBE H3C
朴秀永: 聚集诱导增强发光(AIEE)
Aggregation-Induced Enhanced Emission
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聚集诱导发光的机理
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分子结构、聚集态结构、粘度、压力、温度和荧光衰减动力学 等结构和外界因素常被用来研究聚集诱导增强发光机理。
荧光强度与丙三醇/甲醇混合 溶液中丙三醇含量关系图
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2、共平面及形成特殊聚集体机理 CN-MBE分子结构中由于二苯基和氰基的位阻效应,在单分子 或稀溶液状态下呈扭曲非平面空间构型,分子内转动耗散激发 态能量而导致在溶液中不发光。而加入不良溶剂或降低温度, 纳米聚集体出现,分子间的相互堆砌压迫使分子空间构型平面 化,形成头尾排列的J-聚集体堆积,强烈发射荧光
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B. Z. Tang, et al. J. Phys. D: Appl. Phys. 43 (2010) 095101
聚集诱导发光新材料9_10_双_2_1_甲_省略_1H_吡咯_2_基_乙烯基_蒽
2008年第66卷化学学报V ol. 66, 2008第13期, 1577~1582 ACTA CHIMICA SINICA No. 13, 1577~1582csy2048@*E-mail:Received November 30, 2007; revised February 15, 2008; accepted March 7, 2008.1578化学学报V ol. 66, 2008究的一个重要方向. 但具有聚集诱导发光特性的材料种类极少, 主要是硅杂环戊二烯类[4~9]、二苯乙烯[10,11]及四苯乙烯类化合物[12~15]. 有些双芪类化合物[16,17]及其它几种材料[18~20]也被发现具有AIE活性.新型高效率聚集诱导发光材料的开发是研究人员关注的焦点, 本文设计合成了一种新的聚集诱导发光材料, 蒽烯类化合物9,10-双[2-(1-甲基-1H-吡咯-2-基)乙烯基]蒽(MPVAn), 它的固态荧光强度达到了溶液态的数百倍. 本文报道了该化合物的合成、结构、电子性能、聚集诱导发光特性及产生机制.1 实验部分1.1 试剂与仪器蒽, 分析纯, 鸣凤化学厂; 多聚甲醛, 分析纯, 成都联合化工试剂研究所; 亚磷酸三乙酯, 化学纯, 上海凌峰化学试剂有限公司; 80%油性分散氢化钠, 天津市北星新技术开发公司; N-甲基吡咯, 分析纯, 浙江清泉医药化工有限公司; 四氢呋喃, 分析纯, 蒸馏后用钠丝干燥保存; 其它试剂均为分析纯.瑞士Bruker-AV500核磁共振仪; 美国Nicolet公司6SXR-FTIR型红外光谱仪, 溴化钾压片; 德国Element公司Vario EL III元素分析仪; 美国TA公司910S DSC差示扫描量热仪, 升温速度10 /min,℃氮气流量为50 mL/min; 美国TA公司2910 TG, 升温速度10 /min,℃氮气流量为50 mL/min; 上海精科970CRT型荧光分光光度计; 江苏江分MCP-1型恒电位仪; 上海UNICO UV-2102 PCS型紫外可见分光光度计; 美国惠普HP1100型高效液相色谱仪; 日本岛津GC-14C.1.2 产品合成1.2.1 中间体9,10-二氯甲基蒽(1)的合成在250 mL四口瓶中加入18.0 g (0.1 mol)蒽, 15.2 g多聚甲醛, 144 mL二氧六环, 24 mL浓盐酸, 搅拌加热至回流, 边通入氯化氢气体, 边回流反应2 h后, 停止通氯化氢气体. 继续回流反应3~4 h, TLC跟踪反应, 无原料蒽时, 冷却至室温, 过滤. 滤饼用二氧六环(50 mL)洗涤三次, 再用水洗至中性, 最后用二氧六环淋洗一次.烘干, 得粒状黄色固体粉末14.8 g. 用甲苯重结晶, 得9, 10-二氯甲基蒽黄色针状晶体13.2 g, 纯度95.3% (HPLC), 产率48%, m.p. 258~260 (℃文献值[21]: 258~260 )℃; 红外与标准图谱(Aldrich FT-IR Collection Edi-tion II, CAS[10387-13-0])一致, IR (KBr) ν: 3090, 3005, 2920, 2850, 1622, 1474, 1445, 1247, 1183, 1031, 782, 768, 692 cm-1. 1.2.2 中间体9,10-双(二乙氧基磷酰甲基)蒽(2)的合成在250 mL四口瓶中, 氮气保护下加入10 g (0.035 mol) 9,10-二氯甲基蒽, 100 mL (0.48 mol)亚磷酸三乙酯, 搅拌, 回流反应4 h后, TLC跟踪反应至无原料9,10-二氯甲基蒽时, 冷却, 减压蒸出亚磷酸三乙酯. 冷却至室温后, 向反应瓶中加入50 mL石油醚, 有大量浅黄色固体析出, 过滤, 用石油醚(50 mL×3)洗涤, 滤干后, 得浅黄色固体9,10-双(二乙氧基磷酰甲基)蒽(2) 16.8 g, 纯度99.2% (HPLC), 产率98%, m.p. 165~167 (℃文献值[22]: 160~161.5 )℃; 1H NMR (CD3COCD3, 500 MHz) δ: 1.067~1.095 (m, 12H), 3.812~3.925 (m, 8H), 4.258 (d, J=20 Hz, 4H), 7.577~7.598 (d, J=10 Hz, 4H), 8.386~8.406 (d, J=10 Hz, 4H); IR (KBr) ν: 1251, 1163, 1054, 1024, 966 cm-1.1.2.3 1-甲基-1H-吡咯-2-醛(3)的合成在250 mL四口瓶中加入30 mL N,N-二甲基甲酰胺, 搅拌, 冰浴降温至10 ℃以下, 依次滴加30.9 g (0.20 mol) POCl3和13.7 g (0.17 mol) 1-甲基-1H-吡咯, 保持反应温度不高于10 .℃滴加完后, 升温至80 ℃反应3 h. 停止加热, 冷却至室温, 将反应液倒入冰水中并不断搅拌. 用10%的Na2CO3溶液调至中性, 用乙酸乙酯(40 mL×5)提取, 合并有机相, 依次用10%的NaHCO3水溶液和水分别洗涤两次, 用无水MgSO4干燥. 蒸去乙酸乙酯后, 经真空蒸馏接收93~95 /3.℃ 1 kPa馏分(文献值[23] 72~75 /1.47℃ kPa), 得无色液体1-甲基-1H-吡咯-2-醛(3), 15 g, 纯度99.3% (GC), 产率81%, 红外与标准图谱一致(HR Aldrich FT-IR Collection Edition I, CAS [1192-58-1]), IR (KBr) ν: 1665 (C=O) cm-1.1.2.4 9,10-双[2-(1-甲基-1H-吡咯-2-基)乙烯基]蒽(MPVAn)(4)的合成在250 mL四口瓶中, 加入9,10-双(二乙氧基磷酰甲基)蒽9.6 g (0.02 mol), 80%油性分散氢化钠 3 g (0.1 mol), 四氢呋喃60 mL, 搅拌, 加热至回流, 回流后开始滴加1-甲基-1H-吡咯-2-醛5.5 mL (0.05 mol, 稀释在40 mL THF中), 30 min滴完. 约回流反应3 h后, TLC跟踪反应, 到无9,10-双(二乙氧基磷酰甲基)蒽时, 冷却到室温, 将反应液倒入冰水中并不断搅拌, 析出大量黄色固体. 过滤, 滤饼用甲醇(50 mL×3)洗涤, 烘干后得到9,10-双[2-(1-甲基-1H-吡咯-2-基)乙烯基]蒽(4) 5.8 g. 在210 , 6℃×10-3 Pa真空升华得到桔黄色粉末4.5 g, 总收率58%, m.p. 273.8 ℃ (DSC); 1H NMR (CD3COCD3, 500 MHz) δ: 3.764 (s, 6H), 6.162 (t, J=3 Hz, 2H), 6.773~6.783 (m, 2H), 6.804~6.812 (m, 2H), 6.893 (d, J=16 Hz, 2H), 7.514~7.534 (m, 4H), 7.733 (d, J=16 Hz, 2H), 8.452~8.472 (m, 4H); IR (KBr) ν: 3126, 3096, 3018,No. 13 薛云娜等:聚集诱导发光新材料9,10-双[2-(1-甲基-1H-吡咯-2-基)乙烯基]蒽的合成及性能15792923, 1613, 1471, 1410, 1363, 1311, 1060, 951, 762, 723cm-1. Anal. calcd for C28H24N2: C 86.48, H 6.21, N 7.18;found C 86.56, H 6.23, N 7.21.1.3 光电性能测试方法将标题化合物MPVAn溶于二氯甲烷, 浓度为5×10-5 mol•dm-3, 测定紫外-可见吸收光谱和溶液态荧光发射光谱. 粉末态光致发光光谱的测定方法是将MPVAn粉末压实在石英片上, 置于荧光分光光度计中测定. 循环伏安的测定是将MPVAn溶于V(CH2Cl2)∶V(CH3CN)=1∶1, 配成5×10-4 mol•dm-3溶液, 以0.1mol•dm-3四丁基高氯酸铵为支持电解质, 用恒电位仪测定, Pt片为工作电极, Pt丝为辅助电极, Ag/AgCl为参比电极, 扫描速度为30 mV/s.2 结果与讨论2.1 标题化合物MPVAn的合成、结构确定及热性能按图1的路线, 采用Wittig-Horner反应进行合成.图1MPV An的合成路线Figure 1 Synthetic route of MPVAn通过IR, 1H NMR及元素分析等方法表征了化合物的结构. 在核磁谱中, δ 3.764 (s, 6H)为N-甲基上的六个氢; δ 6.156~6.169 (m, 2H)为吡咯环4位上的氢; δ6.773~6.783 (m, 2H)为吡咯环3位上的氢; δ 6.804~6.812 (m, 2H)为吡咯环5位上的氢; δ 6.893 (d, J=16 Hz, 2H)为烯键上2位的氢; δ 7.514~7.534 (m, 4H)为蒽环上2, 3, 6, 7位上的氢; δ 7.733 (d, J=16 Hz, 2H)为烯键上1位的氢; δ 8.452~8.472 (m, 4H)为蒽环上1, 4, 5, 8位上的氢. 红外光谱中, 3122 cm-1为吡咯环的C—H伸缩振动峰, 3096 cm-1为蒽环上的C—H伸缩振动峰, 3018, 2993 cm-1为C=C—H伸缩振动峰; 2919 cm-1为甲基的C—H伸缩振动峰; 1620 cm-1为C=C伸缩振动峰; 1471, 1410, 1363 cm-1为蒽环骨架振动峰; 1311, 1060 cm-1为N-甲基吡咯环骨架振动峰; 951 cm-1为C=C—H弯曲振动峰; 762 cm-1为蒽环C—H弯曲振动峰; 723 cm-1为吡咯环C—H弯曲振动峰.标题化合物MPVAn的红外图谱中951 cm-1处出现一个中等强度的尖峰, 是反式乙烯基的C—H面外振动特征峰. 另外通过1H NMR谱中, δ 6.893 (d, J=16 Hz, 2H), 7.733 (d, J=16 Hz, 2H)两组峰偶合常数相等, 且倾斜效应相对, 判定它们是乙烯基上互相偶合的两组氢. 偶合常数为16 Hz, 表明标题化合物MPVAn中的两个双键均为反式结构[24]. 乙烯基上两组氢化学位移相差较大, 距蒽环较远受其屏蔽作用小的氢处于高场, 而紧邻蒽环的一组氢处于低场.用TGA和DSC考察了化合物的热性能. 化合物MPVAn在失重5%时温度为276.6 ,℃熔点为273.8 .℃2.2 电子性能标题化合物MPVAn在CH2Cl2中的UV-Vis吸收光谱如图2.图2化合物在CH2Cl2中的吸收光谱(5×10-5 mol•dm-3) Figure 2 The absorption spectrum of MPVAn in CH2Cl2 (5×10-5 mol•dm-3)在MPVAn的UV-Vis吸收光谱中, E1带吸收峰值为270 nm, E2带吸收峰值为324 nm, B带吸收峰为430 nm. MPVAn的B带形状与蒽相比有很大的变化. 蒽的B带1580化 学 学 报 V ol. 66, 2008为四个窄峰, 而MPVAn 的B 带为一个宽峰, 且产生了很大的红移. 说明在MPVAn 分子内, 1-甲基-1H -吡咯通过乙烯基与蒽环的电子云产生共轭, 分子间轨道重排, 使蒽环的精细结构消失, 同时, 分子内有效共轭长度增加, 降低了HOMO 与LUMO 的能隙宽度, 导致吸收波长的红移.吸收光谱的带边波长λonset 为496 nm, 算出该分子HOMO 能级与LUMO 能级间的能量差E g =1240/λ=2.50 eV.用循环伏安法测定化合物的HOMO 能级[25], 在循环伏安图谱中, 图谱的氧化支曲线的起始电位(E onset )对应于HOMO 能级. 它的循环伏安图谱如图3.图3 MPVAn 的循环伏安曲线Figure 3 The cyclic voltammogram of MPVAn在MPVAn 的循环伏安扫描图谱中, 电压范围在0~2 V 之间出现一个氧化峰P ox 为0.51 V, 它的E onset 为0.33 V. 以二茂铁(HOMO 能级为-4.8 eV)作外标, 二茂铁氧化支曲线的起始氧化电位为0.35 V, 校正得到银参比电极的真空能级为-4.45 eV, 计算得到材料的HOMO 能级=-E onset +E Ag/AgCl =-4.78 eV. 由紫外-可见吸收光谱所得到的HOMO 与LUMO 能级差值(E g )为2.50 eV, 可得出其LUMO =HOMO +E g =-2.28 eV. 它的HOMO 能级与氧化铟锡(ITO)的能级相近, 空穴注入势垒较小, 有利于空穴注入. 用它作为发光层时, 可以降低器件的启亮电压并减少空穴传输层的使用, 简化器件结构.2.3 聚集诱导发光特性大多数有机电致发光化合物其溶液比固态具有较高的荧光效率, 而具有聚集诱导发光(AIE)特性的化合物, 溶液几乎不发光, 固态时却发出强的荧光. 本文目标化合物MPVAn 显示出了高效的AIE 特性. 图4为MPVAn 粉末、丙酮/水混合液(水体积含量φ水=0.6)及丙酮溶液在365 nm 紫外光激发下的照片.图4 MPVAn 粉末(左)、丙酮/水混合液(φ水=0.6)(中)及丙酮溶液(5×10-5 mol•dm -3)(右)在紫外光(365 nm)下的荧光图 Figure 4 The fluorescence emission of MPVAn powder (left), acetone/water mixture (0.6 volume fractions of water) (middle)and solution in acetone (5×10-5 mol•dm -3) under the UV light (365 nm)照片中, 右边MPVAn 的丙酮溶液几乎不发光, 而左边的粉末发出了很强的黄色荧光. 中间MPVAn 的丙酮/水(φ水=0.6)混合液发出了明亮的黄光, 这是因为水作为化合物的难溶溶剂, 当加入一定量时, 分散的分子开始聚集并形成了聚集体, 荧光强度增强.在相同的测试条件下, 化合物MPVAn 的溶液态和粉末态的光致发光光谱如图5.图5 MPVAn 在CH 2Cl 2溶液(5×10-5 mol•dm -3)和粉末态的PL 光谱图(λex =420 nm)Figure 5 Photoluminescence spectra of MPVAn in CH 2Cl 2(5×10-5 mol•dm -3) and powder (λex =420 nm)在CH 2Cl 2的稀溶液中, MPVAn 的荧光发射非常弱, 将其数据放大100倍后得到图中的曲线, 荧光发射光谱峰值为548 nm. 而它在粉末态时的荧光发射很强, 几乎是溶液态峰高的700倍, 峰值为562 nm, 半峰宽为66 nm. 在稀溶液中MPVAn 是以分子态分散, 而在固态时是以凝聚态聚集. MPVAn 的聚集诱导发光现象明显.为进一步确定MPVAn 的聚集诱导发光特性, 考察了它在水/丙酮混合溶液(MPVAn 浓度相同, 为5×10-5 mol•dm -3)中的发光强度随水含量的变化情况. MPVAnNo. 13薛云娜等:聚集诱导发光新材料9,10-双[2-(1-甲基-1H -吡咯-2-基)乙烯基]蒽的合成及性能1581在丙酮中易溶, 当加入一定量的水时, MPVAn 会从混合溶剂中析出形成固态微粒. 图6为MPVAn 在不同水含量(φ)体系的荧光强度.图6 MPVAn 在不同水含量的水/丙酮混合液中的荧光光谱峰值强度Figure 6 Photoluminescence peak intensity of MPVAn vs. composition of water/acetone mixtureConcentration of MPVAn, 5×10-5mol•dm -3; λex =420 nm图6中数据显示, 当水含量较低时, 体系的光致发光与丙酮稀溶液相似, 基本无发射. 当水在混合体系中的含量增加到0.3时, 荧光发射强度开始增强, 到0.6时, 强度已增至丙酮溶液的176倍. 荧光发光强度迅速增加意味着以分子态分散的MPVAn 开始凝聚, 随着混合液水含量的增加凝聚体不断增加, 荧光强度逐渐升高. 可以确定MPVAn 是具有聚集诱导发光活性的发光化合物.2.4 MPVAn 的聚集诱导发光机制探讨关于聚集诱导发光的产生机制, 现在比较普遍的观点认为是在聚集态时分子内转动受阻导致荧光发射增强[4,5,11,14]. 我们预测MPVAn 的AIE 现象就是这种机制. MPVAn 溶液在室温时, 分子在稀溶液中由于溶解而高度分散, 分子内基团1-甲基-1H -吡咯乙烯基可绕C —C 单键转动, 导致了非辐射跃迁几率的增加, 因此溶液态荧光很弱. 而在固态时, 由于紧密堆积所产生的阻力限制了分子内1-甲基-1H -吡咯乙烯基的转动, 非辐射跃迁几率降低, 发光效率增加.为了验证是由于分子内基团转动受阻引起的荧光效率升高, 我们研究了溶液粘度及溶液温度对荧光发射的影响.在化合物浓度不变的情况下, 向MPVAn 的丙酮溶液中加入不同体积的甘油(粘度为934 cp, 25 ℃)来改变溶液粘度. 为使这两种溶剂混合更均匀, 各加入了少量相同体积的甲醇. 图7是MPVAn 在不同甘油含量的混图7 MPVAn 在不同甘油含量的丙酮/甘油混合液中的荧光光谱峰值强度Figure 7 Photoluminescence peak intensity of MPVAn vs. composition of water/acetone mixtureConcentration of MPVAn, 5×10-5 mol•dm -3; λex =420 nm合体系中的荧光发射光谱峰值强度变化图.图7中, 随着甘油含量的逐渐增加, 体系粘度逐渐增大, 化合物分子中N -甲基吡咯乙烯基的转动阻力增强, 限制了因转动引起的非辐射跃迁, 增加了辐射跃迁的几率, 从而导致了荧光强度的增大.研究了温度对MPVAn 二氯甲烷(m.p. -95 ℃)稀溶液的荧光发射的影响. 如图8所示, 当二氯甲烷稀溶液的温度下降时, 荧光发射强度增强.图8 MPVAn 溶液在不同温度下的荧光发射光谱Figure 8 Photoluminescence spectra of MPVAn solution at different temperaturesConcentration of MPVAn in CH 2Cl 2: 5×10-5 mol•dm -3, λex =420 nm当溶液温度降低时, MPVAn 分子内的转动速度变慢, 温度越低, 这种运动越慢, 由此引起的非辐射跃迁几率逐渐下降, 辐射跃迁几率升高, 从而表现出溶液的荧光辐射光谱峰变高.1582化学学报V ol. 66, 20083 结论采用Wittig-Horner法成功合成了新型有机电致黄光材料9,10-双[2-(1-甲基-1H-吡咯-2-基)乙烯基]蒽, 并通过红外、核磁、元素分析等确定了它的分子结构. 通过TGA与DSC得到它的失重5%时温度为276.6 ,℃熔点为273.8 .℃利用紫外可见吸收光谱和循环伏安法测定出HOMO, LUMO能级及E g分别为-4.78, -2.28和2.50 eV. 目标化合物具有显著的聚集诱导发光特性, 它的固态荧光强度达到了溶液态的数百倍, 粉末态的光致发光为黄色荧光, 峰值为562 nm, 半峰宽为66 nm. 并通过增加粘度及降低温度的方法验证了该化合物AIE 特性的产生机制为聚集态分子内转动受阻机制.References1 Yu, G.; Yin, S. 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生物质聚集诱导发光材料
生物质聚集诱导发光材料1.天然生物质材料天然生物质材料如植物和海洋生物质是理想的生物质资源,具有可再生、可降解和环境友好等优点。
这些材料中的天然色素、荧光蛋白和有机染料等成分可以作为生物质聚集诱导发光材料。
例如,从天然植物中提取的叶绿素、花青素和黄酮类化合物等具有聚集诱导发光性质,可用于生物成像、药物筛选和环境监测等领域。
2.人工合成生物质材料人工合成的生物质材料如聚合物、高分子纳米颗粒和复合材料等也具有聚集诱导发光性质。
这些材料通常具有较高的发光效率和稳定性,并且可以通过化学修饰和结构设计来调节发光性能。
例如,聚合物-无机纳米复合材料可以通过将无机纳米粒子与聚合物基质结合,获得良好的聚集诱导发光效果。
3.生物质-无机纳米复合材料生物质-无机纳米复合材料是指将无机纳米粒子与生物质材料结合,形成具有聚集诱导发光性质的复合材料。
这些复合材料通常具有较高的发光性能和稳定性,并且可以通过调节无机纳米粒子的性质和浓度来调控发光效果。
例如,将硫化镉纳米粒子与天然植物色素结合,可以制备出具有聚集诱导发光性质的复合材料,用于生物成像和光学器件等领域。
4.生物质-有机荧光染料复合材料生物质-有机荧光染料复合材料是指将有机荧光染料与生物质材料结合,形成具有聚集诱导发光性质的复合材料。
这些复合材料通常具有较高的发光效率和稳定性,并且可以通过调节荧光染料的性质和浓度来调控发光效果。
例如,将罗丹明B染料与天然植物色素结合,可以制备出具有聚集诱导发光性质的复合材料,用于荧光探针和生物成像等领域。
5.生物质-聚合物复合材料生物质-聚合物复合材料是指将生物质材料与聚合物结合,形成具有聚集诱导发光性质的复合材料。
这些复合材料通常具有较好的柔韧性和加工性能,并且可以通过调节聚合物的性质和浓度来调控发光效果。
例如,将天然植物色素与聚乙烯醇结合,可以制备出具有聚集诱导发光性质的复合材料,用于光学器件和传感器等领域。
6.生物质-碳点复合材料生物质-碳点复合材料是指将生物质材料与碳点结合,形成具有聚集诱导发光性质的复合材料。
肿瘤微环境响应聚集诱导发光材料
肿瘤微环境响应聚集诱导发光材料引言肿瘤微环境响应聚集诱导发光材料是一种具有潜在应用于肿瘤诊断与治疗的新型材料。
它能通过对肿瘤微环境的响应,实现聚集和发光,并在肿瘤检测和治疗中发挥重要作用。
本文将探讨这一类材料的原理、制备方法、应用前景以及未来的挑战。
原理及制备方法肿瘤微环境是肿瘤细胞周围的细胞、蛋白质、荷电物质、氧气含量等有机组分的总和,其特征与正常组织相比存在明显差异。
基于肿瘤微环境的特点,肿瘤微环境响应聚集诱导发光材料能够在特定条件下实现聚集,并发出特定波段的发光信号。
其制备方法主要包括以下步骤:1.选择合适的荧光探针:根据肿瘤微环境的特点,选择具有响应性质的荧光探针作为材料的核心。
2.材料包覆:将荧光探针包覆在适宜的纳米材料上,增强探针的稳定性和生物相容性。
3.表面修饰:通过表面修饰,使材料在体内更好地与肿瘤细胞发生作用。
4.发光信号调控:设计合适的激发条件和响应机制,实现发光信号的可控调控。
应用前景肿瘤微环境响应聚集诱导发光材料的应用前景广阔,主要体现在以下方面:肿瘤诊断通过潜入体内,这类材料能够感知肿瘤微环境,并在肿瘤组织中实现特异性的聚集和发光。
在肿瘤诊断中,可通过肿瘤特异性的发光信号,实现肿瘤的早期检测、定位和分期。
肿瘤治疗肿瘤微环境响应聚集诱导发光材料还可应用于肿瘤治疗。
通过结合药物或光热等治疗方法,实现对肿瘤的精确治疗。
这种材料可作为荧光引导剂,实现对肿瘤组织的精确定位,并准确释放治疗药物。
生物传感此外,这类材料还可用于构建生物传感器。
通过与特定的生物分子相互作用,材料能够在肿瘤微环境中实现灵敏检测和分析,为肿瘤生物学和病理学研究提供重要工具。
未来挑战尽管肿瘤微环境响应聚集诱导发光材料具备广泛的应用前景,但也面临一些挑战:1.材料稳定性:材料在体内的稳定性对其应用至关重要,因此需要进一步研究提高材料的稳定性,以应对复杂的生物环境。
2.体内代谢性:材料在体内的代谢性和毒性是其应用的重要考虑因素,需要进一步研究并建立合适的评估方法。
聚集诱导发光材料的应用
聚集诱导发光材料的应用《神奇的聚集诱导发光材料》嘿,小伙伴们,你们知道有一种超级神奇的东西叫聚集诱导发光材料吗?反正我之前是不知道的,直到有一天在科学课上老师给我们讲了,我才发现这玩意儿简直太酷啦!就好像我们在黑暗中迷路,突然有人点亮了一盏明灯,这聚集诱导发光材料就是那盏明灯!它在好多好多地方都大显身手呢!比如说在医疗领域,它就像是一位默默守护的小天使。
想象一下,医生们要是把这种材料做成特别的药剂,注入到我们的身体里,那可不得了!当这些材料聚集在生病的地方,就会发出亮光,医生不就一下子能看到哪里出问题了吗?这难道不比大海捞针容易多啦?“这难道不是超级厉害的吗?”还有在生物研究方面,它就像一个神奇的魔法棒。
科学家们用它来追踪细胞的活动,就好像我们在玩捉迷藏,能清楚地看到细胞们都藏在哪里,在干什么。
“这难道不有趣吗?”在显示技术领域,它也是大放异彩。
咱们平时用的手机屏幕、电视屏幕,如果用上这种材料,那画面得多清晰、多鲜艳啊!就好像从黑白照片一下子变成了五彩斑斓的画卷。
我还听说,在安全检测方面它也功不可没。
比如在一些危险的化工厂,要是哪里有泄漏,这种材料就能发出警报,及时提醒大家,避免危险的发生。
这难道不是像一个勇敢的卫士在时刻守护着大家吗?有一次,我和小伙伴们讨论这个神奇的材料,小伙伴小明瞪大眼睛说:“哇,要是以后我们的书包上都能用这种材料,晚上走夜路也不怕啦!”另一个小伙伴小红也兴奋地插话:“对呀对呀,那晚上出去骑自行车也安全多了!”你看,这聚集诱导发光材料是不是特别神奇?它就像一个无所不能的超级英雄,在各个领域发挥着重要的作用,给我们的生活带来了好多好多的便利和惊喜。
我觉得呀,未来这种材料肯定还会有更多更厉害的应用,说不定能让我们的生活变得像科幻电影里一样精彩呢!。
aie分子的激发波长
aie分子的激发波长
AIE分子的激发波长是指激发这种分子的光波长。
AIE (聚集诱
导发光)分子是一类特殊的荧光材料,其特点是在溶液中或固体中形
成聚集态时,荧光强度会显著增加。
AIE分子的激发波长取决于其
分子结构和化学组成。
通常来说,AIE分子的激发波长位于紫外光
到可见光范围内。
从分子结构角度来看,AIE分子通常具有刚性结构和非共轭结构,这有助于限制分子内部的旋转和振动,从而减少非辐射性衰减,提高荧光效率。
这些特性使得AIE分子在特定波长的光激发下产生
强烈的荧光。
另一方面,AIE分子的激发波长也受到溶剂环境的影响。
当AIE
分子在溶液中形成聚集态时,其激发波长可能会发生变化,这被称
为聚集诱导位移(ACQ)。
这种现象使得AIE分子在不同环境下可能
表现出不同的激发波长。
总的来说,AIE分子的激发波长是一个复杂的物理化学过程,
受到多种因素的影响,包括分子结构、溶剂环境以及外部条件等。
研究人员通常会通过实验和理论计算来确定特定AIE分子的激发波长,以便进一步应用于荧光成像、生物标记和光电器件等领域。
aggregation—induced emission
aggregation—induced emissionAggregation-induced emission(聚集诱导发光)是一种新颖的发光现象,可以用于制备具有高效率、高亮度发光的材料。
该现象已成为研究领域的热点,近年来已经在聚集诱导发光材料、生物成像、传感器等领域得到广泛应用。
下面,我们将分几个步骤来阐述聚集诱导发光的相关内容。
1. 发光机理聚集诱导发光的发生机理和一般的分子发光机理有所不同。
在一般情况下,分子的单重态和三重态之间的转化是通过荧光发射的方式完成的。
但在聚集状态中,分子间的空间有限制,使受激分子的倾向是通过非辐射转化来释放能量,然后通过热化的方式到达基态,即产生热能而非光能。
因此,在分子聚集状态下,荧光被抑制,而非辐射转化容易发生,从而产生聚集诱导发光。
2. 聚集状态的形成聚集状态是聚集诱导发光产生的关键因素之一。
分子的聚集形式包括J聚集体(J-aggregation)、H聚集体(H-aggregation)和π-π堆积聚集体(π-π stacking aggregation)等。
这些聚集形式都具有一定的相似性,它们包括靠近的分子间作用力增强、分子间距离缩小等特点。
这会导致发生空间限制,并阻碍发光通路的传递,从而抑制荧光的发生。
3. 应用前景由于聚集诱导发光具有很好的性质,如高亮度、高量子产率、抗荧光淬灭、低毒性等,因此被广泛应用于材料制备、生物成像、传感器等领域。
例如,通过聚集诱导发光,可以制备出高效的有机发光二极管、荧光材料等,这类材料在生物成像、显示器和照明应用等方面具有重要的应用价值。
另外,也可以利用聚集诱导发光现象制备出特殊功能或者高灵敏的生物传感器。
总之,聚集诱导发光是一种重要的发光现象,在实践中具有广阔的应用前景。
它不仅可以制备出高效的材料,并且还可以应用于各种领域,如生物成像、传感器等。
相信在未来,聚集诱导发光将继续成为研究领域的热点之一。
聚集诱导圆偏振发光 液晶材料
聚集诱导圆偏振发光(AIE-CPL)液晶材料在显示和照明技术中有广泛的应用前景。
这些材料的核心特点是它们的发光性质,能够在特定条件下产生圆偏振光。
圆偏振光是一种特殊的光线,其电磁波的电场矢量的旋转方向具有固定的左右旋性。
这种性质使得AIE-CPL液晶材料在显示和光学器件方面具有独特的应用价值。
在显示技术中,圆偏振发光材料能够用于产生圆偏振光,这对于信息加密和显示具有重要意义。
通过改变材料的设计和合成方法,可以实现对圆偏振发光性能的有效调控,从而实现在显示技术中的广泛应用。
此外,在照明技术中,AIE-CPL液晶材料可以用于制造高效、节能、环保的照明设备。
通过利用它们的圆偏振发光性质,可以实现定向照明和光能的有效利用,从而减少能源浪费和环境污染。
总之,聚集诱导圆偏振发光(AIE-CPL)液晶材料作为一种新型的功能材料,在显示和照明技术中具有广泛的应用前景。
随着研究的深入和技术的不断发展,它们将在未来的显示和照明领域发挥越来越重要的作用。
聚集诱导碳点
聚集诱导碳点是一种新型的发光材料,它们在固态下能够保持发光特性。
聚集诱导碳点(Aggregation-Induced Emission Carbon Dots,简称AIE CDs)是近年来研究的热点,因为它们能够在聚集状态下发光,这与传统的碳点材料不同,后者在固态时往往会因为π-π堆叠而发生聚集诱导猝灭现象,导致发光性能下降。
具体来看:
1. 结构特点:AIE CDs通常具有核壳结构,内部是高度交联和轻微碳化的疏水核,外部则是亲水聚合物链。
这种结构有助于在聚集状态下保持发光性能。
2. 制备方法:AIE CDs可以通过“自下而上”的方法制备,如水热法、溶剂热法、微波辅助法等。
这些方法涉及聚合和不完全碳化的过程。
3. 发光机制:AIE CDs的发光机制涉及到多种发色团,包括碳化形成的多环芳烃(PAHs)和由前体与羰基、酰胺键等反应衍生的小分子荧光团链段。
在聚集状态下,发色团的振动和旋转受到限制,从而减少了非辐射跃迁,增强了发光发射。
4. 应用前景:AIE CDs因其独特的发光性质,在固态发光器件、生物成像、传感器等领域具有广泛的应用潜力。
例如,可以利用AIE CDs制造具有形状和颜色变化能力的软执行器,这些执行器在软机器人技术中有着重要的应用前景。
综上所述,聚集诱导碳点是一种在固态下仍能保持发光性能的新型材料,其特殊的结构和发光机制为其在多个领域的应用提供了可能。
随着研究的深入,未来可能会有更多的创新和应用出现。
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无荧光猝灭扩大应用范围
聚集产生荧光强度改变响应更灵敏和更快速
颠覆了传统荧光探针的工作原理(光诱导电子转
移PET光诱导分子内电荷转移PICT等), 提供新
的检测可能性。(亮度高达55 880 cd/m2)聚集诱导增强发光材料的应用19TTPEPy
Tg=204 oC
TPE (The hydrogen atoms, and THF and methanol solvent molecules located between the layers have been omitted for clarity).?Molecules packing in single crystal: (a) capped sticks style and (b) spacefill style showing inclusion of THF and methanol molecules between the layers; (c)
CN
O
ODBDCSJ. AM. CHEM. SOC. 2010, 132, 13675–13683应力探测34我们发现大部分的AIE化合物具有压致变色荧光效应。本实验室合成的PAIE化合物大约有50个数目还在不断增加中聚集诱导发光化合物 压致变色荧光化合物
结构共性合成更多的压致变色荧光材料PAIEexceedingly rare35N
N
N
N
N
N
N
NTg=275oC
Td=518oC302. 具有聚集诱导发光效应的压致变色荧光材料PAIE在光学记录、温度及压力探测、商品防伪、
发光器件可能具有巨大的潜在应用压致变色荧光材料在压力的作用下材料的吸收及
荧光光谱发生显著改变PAIE材料既具有压致变色荧光效应又具有聚集诱导发光效应可望综合两种材料的优异性能31已经报道的压致变色荧光有机化合物(非压色材料)都是
Its extis 4.95% at 6V, closely approaching
the theoretical limit for a singlet OLED (5%)B. Z. Tang, et al. Chem. Commun., 2010, 46, 2221–2223发光器件20B. Z. Tang, et al.J. Phys.
2稀溶液 固体薄膜荧光强 荧光弱聚集荧光淬灭
Aggregation quenching聚集诱导增强发光现象3在OLED器件的制备过程中聚集荧光淬灭
似乎是不可避免的???发光材料固体薄膜
OLED 器件4固体状态若能发射强烈荧光??有望解决Aggregation quenching这个难题5Si
(c)
(b)
(a) Intensity2 / degWAXD, samples obtained from a) pressed; b) annealed;
c) re-pressed;d) re-annealed 38N
N39
The dihedral angles of the selected planes of the molecule in single crystal and free moleculePlaneDihedral anglePlaneDihedral angle
(1) 环状多烯化合物R
R1R2aS
S
S
S
S
bSilole衍生物a和四噻吩基噻吩b的化学结构8(2) 氰取代二苯乙烯型化合物CN
CF3CF3CF3F3C
CN-TFMBECN
H3C
CH3CN-MBE氰基取代二苯乙烯化合物结构OC12H25C12H25O
N
CN
NC
NC
CN
N
CN
NC
NC
CN
19(3) 四苯乙烯型化合物四苯乙烯类化学式10() 二乙烯基蒽型化合物二乙烯基蒽化学结构式11(5) 三苯乙烯型化合物典型的三苯乙烯衍生物的结构.N N二咔唑三苯乙烯分子结构12(6) 其它小分子化合物13聚集诱导增强发光材料机理研究
CH3CN
H3C
CH3CN-MBE聚集诱导发光(AIE)Aggregation-Induced EmissionB. Z. Tang, et alChem. Commun.2001, 1740-1741聚集诱导增强发光(AIEE)Aggregation-Induced Enhanced EmissionS. Y. Park, J. Am. Chem. Soc.2002, 124, 14410-14415
in the presence of different amounts of Arg6 peptide (from 0.0 to 10.0 μM); the
insets show (1) the photos of the corresponding buffer solutions of 1 (60.0 μM)
N
N
N
N
N
N
N
N
NSubmitted to Org. Lett.(revised)500 550 600 650 700 750
0.0
0.3
0.6
0.9An-1aed
c Re-annealed
d Re-pressed Normalized intensity / a. u.Wavelength / nm可逆性
或稀溶液状态下呈扭曲非平面空间构型分子内转动耗散激发
态能量而导致在溶液中不发光。而加入不良溶剂或降低温度
纳米聚集体出现分子间的相互堆砌压迫使分子空间构型平面化形成头尾排列的J-聚集体堆积强烈发射荧光173、特殊激基二聚体机理O
O
S
S通过量化理论计算溶液里化合物
分子激基缔合物的形成与单重激发
130 蓝光 浅蓝 绿光 黄光 橙红红光样品照片: (上) 自然光照射(下) 365nm 紫外灯照射AIE敏化染料30多个η6.5%28Tg达275oCN
N
N
N
N
N
N
N
NN
N
S
N
N红光发光波长640nm
目前公认有机红光最易猝灭AIE能否解决红光猝灭问题目前我们正在主攻稳定高效的红光材料29N N
态辐射跃迁的禁阻消耗了激发态能量造成荧光淬灭。而在聚集态下相邻的两个分子在基态通过分
子间OH氢键作用形成二聚体
当这个二聚体被激发时不需位置、
结构的调整瞬时变成激基缔合物
或复合物且伴随激基缔合物的非
辐射跃迁消失促使聚集态荧光发射增强18发光器件
荧光探针无荧光猝灭无需掺杂高荧光发光效率
些孤立的事件没有什么规律可遵循非常稀少。
Piezochromic fluorophores are exceedingly rareChristoph Weder, Adv. Mater. 2008, 20, 119–122
已公开报道纯有机压致变色荧光化合物不到10个32Nature Materials 2005, 4,685N
Ar1
2
3Ar以三苯乙烯为基本结构基元的构建聚集诱导发光材料
探索上述聚集诱导发光材料在OLED、荧光探针、有机太
阳能电池敏化染料等领域的应用
优异的固体发光性能高的玻璃化温度分子结构易于设计
本实验室27本实验室开发合成的AIE化合物数目40
56
16
8
10Total
D: Appl. Phys.
43 (2010) 09510121Org. Lett. 2010, 12, 2274Illustration of the formation of the heteroaggregate between Arg6 peptide (多肽and compound 1 (TPE derivative) and the disassembly of the aggregate in the presence of trypsin (胰蛋白酶)荧光探针22Fluorescence spectra of 1 (60.0 μM) in PBS buffer solution (2.0 mM, pH ) 8.5)
1、分子内旋转受限RIR机理第一溶液状态下外围不同刚性芳香环基团绕着
与核心相连的单、双或三键同步转动消耗能量进而造成激发态能量被耗散导致荧光发射淬灭第二外围连接基团体积和空间位阻效应过大从而决定了无论在溶液还是固体状态下基团排列相互扭曲、呈现非平面空间构象而在形成聚集体时由于这种扭曲的分子空间结构导致分子间距离较大
朴秀永
唐本忠62001200220032004200520062007200820092010
0
20
40
60
80
100
120
140120
55
23
22
20
8
4
3
1
2 有关AIE的各年份SCI论文数量7聚集诱导增强发光材料种类
in the absence (A) and presence(B) of Arg6 peptide (10.0 μM) under UV light
(365 nm) illumination and (2) variation of the fluorescence intensity at 475 nm vs
非常好36400 450 500 550 600 650 700574nm
506nmA Normalized PL Intensity / a.u.Wavelength / nm