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华东理工大学发展红色/近红外延迟发光材料构建新策略
2025年11月24日 15:02:07
来源：化工仪器网 作者：杨 点击量：4744
实验结果表明，该体系在水溶液中能够产生从橙红、深红到近红外区域的延迟发光，其寿命达到了微秒级别，这在纯有机水相体系中是极为罕见的。
近日，华东理工大学化学与分子工程学院马骧教授团队在光功能材料领域取得重要突破，他们发展了一种简便、高效的超分子组装新方法，成功在国际上首次实现了纯有机小分子在水溶液中的红色乃至近红外长波长延迟发光。这一重大研究成果为解决该领域的长期挑战提供了全新的解决思路，并显著拓展了超分子组装技术在先进材料中的应用前景。
长波长延迟发光(通常指红色和近红外光)在生物成像、光学传感、信息加密和显示技术等领域具有巨大的应用潜力。然而，要实现高效的红色/近红外延迟发光，尤其是在生命科学中更具应用价值的水相环境中，一直是科学界面临的巨大挑战。
传统的长余辉材料多依赖于稀有金属配合物或无机材料，它们通常价格昂贵、制备复杂且可能存在生物毒性。而纯有机材料虽然具有成本低、生物相容性好、结构易调控等优点，但其发光，特别是长波长的延迟发光，在水相中极易被水分子淬灭，导致效率极低甚至完全不发光。
马骧教授团队独辟蹊径，利用大环主体分子葫芦[8]脲(CB[8])作为一种高效的“分子容器”，巧妙地解决了这一难题。葫芦[8]脲的内部空腔可以同时容纳一个给电子客体分子和一个受电子客体分子，在水溶液中自发、精准地形成一种异源二聚体复合物。
这种由超分子作用力驱动的“自分类”组装过程，具有高度的选择性和稳定性。它不仅将两种发光基元紧密地限域在纳米尺度的空间内，为能量转移和长寿命发光提供了理想环境，更重要的是，葫芦[8]脲的刚性空腔和疏水环境就像一道坚固的“屏障”，有效隔绝了水分子的碰撞和淬灭作用，从而保护了激发态能量。
通过精心设计客体分子的化学结构，研究团队成功调控了该超分子组装体的发光性质。实验结果表明，该体系在水溶液中能够产生从橙红、深红到近红外区域的延迟发光，其寿命达到了微秒级别，这在纯有机水相体系中是极为罕见的。
该方法具有简便、高效、可调控性强等突出优点，为设计和制备新型水相长波长延迟发光材料提供了一个普适性的平台。
这项研究成果不仅攻克了纯有机水相长波长延迟发光的技术瓶颈，更展示了超分子组装策略在操控和增强光物理性能方面的强大能力。
专家认为，该工作为开发下一代生物友好型光学材料打开了新的大门。未来，这类材料有望在生物活体成像、疾病诊断、水下光学器件以及高端防伪加密等高科技领域发挥重要作用，展现出巨大的应用价值和市场前景。
相关研究成果Cucurbit[8]uril-Induced Self-Sorting Heterodimer for Aqueous Red/NIR Delayed Emission于近日发表于《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)。
参考资料来源：中国科学报
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