近年來，圓偏振發(fā)光材料受到極大關(guān)注，成為手性發(fā)光材料領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。圓偏振發(fā)光(CPL)是指手性發(fā)光體系發(fā)射出具有差異的左旋和右旋圓偏振光的現(xiàn)象。相較于研究基態(tài)手性結(jié)構(gòu)信息的圓二色性(CD)不同，CPL反映的是手性發(fā)光體系的激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)信息，它在3D 顯示、信息存儲(chǔ)與處理、CPL 激光、生物探針、光催化不對稱合成等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。如何高效獲得手性發(fā)光體系并實(shí)現(xiàn)發(fā)光性能的有效提升與調(diào)控是圓偏振發(fā)光材料領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問題。在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，中科院化學(xué)研究所膠體界面與化學(xué)熱力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉鳴華研究團(tuán)隊(duì)圍繞手性超分子組裝及其應(yīng)用開展了系統(tǒng)研究（Chem. Rev. 2015, 115, 7304-7397）。近幾年來，他們將手性超分子組裝策略應(yīng)用于圓偏振發(fā)光材料的設(shè)計(jì)合成與高效調(diào)控，并取得系列進(jìn)展（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 785-790; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 844-848）。最近，他們在圓偏振發(fā)光材料手性反轉(zhuǎn)與切換方面取得新進(jìn)展。他們設(shè)計(jì)合成了基于芘甲酸和組氨酸的π-凝膠因子PyHis，單晶結(jié)構(gòu)顯示，兩個(gè)芘環(huán)以近乎垂直的角度形成T-型堆積的二聚體，進(jìn)一步通過酰胺鍵和咪唑基團(tuán)之間的氫鍵，最終形成尺寸均勻的納米纖維結(jié)構(gòu)并發(fā)射右旋圓偏振熒光。受到Zn蛋白酶中組氨酸與Zn離子豐富多樣的配位模式和配位數(shù)的啟發(fā)，研究人員采用Zn離子配位組裝的策略，發(fā)現(xiàn)PyHis與Zn離子形成了較為少見的五配位絡(luò)合物，并且芘環(huán)之間形成了較強(qiáng)的π-π堆積。配位和π-堆積的協(xié)同作用使得PyHis的組裝路徑發(fā)生顯著改變，納米纖維結(jié)構(gòu)完全轉(zhuǎn)化為納米球并發(fā)射左旋圓偏振熒光。他們進(jìn)一步通過加入絡(luò)合能力更強(qiáng)的EDTA作為競爭配體，從而實(shí)現(xiàn)了組裝體的重置，通過這種配位-解離的策略，可以實(shí)現(xiàn)圓偏振熒光手性信號(hào)的多次可逆切換。該工作為發(fā)展基于π-凝膠的智能響應(yīng)型圓偏振發(fā)光材料提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Angew. Chem .Int. Ed. 2019, 58, 5946-5950。

化學(xué)所在手性超分子組裝及其圓偏振發(fā)光應(yīng)用方面取得進(jìn)展

來源：中國科學(xué)院化學(xué)研究所

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