



圖1. 超分子連續光捕獲系統的製備及應用示意圖
開發人工光捕獲系統(LHSs)有利於模擬和理解自然界光合作用過程;同時,探索人工LHSs的多功能應用也非常重要。一方面,白光發射材料在照明產業中發揮著極其重要的作用,人工LHSs則是製造白光發射材料和器件的一個很好的平臺;另一方面,熒光成像因其高解析度和對比度在潛指紋(LFP)顯影的各種技術中備受關注,而基於AIE供體的超分子LHSs具備動態可調諧的熒光發光顏色,有望成為一類優異的LFP成像材料。
基於上述考慮,常州大學肖唐鑫研究小組報道了一種基於水溶性柱[5]芳烴(WP5)的連續LHS的非共價自組裝及其在白光發光LED器件和LFP成像中的應用(圖1)。首先設計合成三甲銨鹽修飾的四苯基乙烯衍生物(G),其可以與WP5在水中透過自組裝形成主客體複合物WP5⸧G,進一步組裝形成熒光奈米顆粒,表現出增強AIE效應。以該奈米顆粒作為載體平臺、光捕獲天線和能量供體,負載熒光染料DBT作為中繼受體,SR101作為最終受體,成功構建了具有連續能量轉移的超分子LHS。
作者首先透過動態光散射(DLS)、透射電鏡(TEM)和zeta電勢等實驗研究了納米顆粒的效能。這些實驗表明自組裝奈米顆粒具有完好的球形形貌,尺寸在100-200 nm之間,在水溶液中穩定性良好。接著,透過紫外吸收光譜、熒光光譜和熒光壽命等測試研究了WP5⸧G向DBT的第一步能量傳遞過程和WP5⸧G/DBT到SR101的第二步能量傳遞過程。實驗結果表明第一步能量轉移效率可達62.1%,天線效應可達55;第二步能量轉移效率可達37.2%,天線效應為32.5。
製備的連續LHS具有熒光動態可調特性,當給受體摩爾比為1100/2/16時,可實現白光發射(圖2),其CIE色座標為(0.33, 0.34),與純白點(0.33, 0.33)非常接近。進一步,將材料塗布在藍色LED燈泡(λem = 365 nm)上,在3 V的偏電壓下可以產生明亮的白光發射。這些結果表明LHS材料在溶液和固體狀態下均可調製出包含白光在內的多種顏色,在發光器件領域具有較大應用潛力。

圖2. 連續LHS發光顏色可調示意圖及其應用於白光發射器件

圖3. 連續光捕獲系統應用於高分辨潛指紋成像
論文資訊
Supramolecular Sequential Light-Harvesting Systems for Constructing White LED Device and Latent Fingerprint Imaging
Qiaona Zhang, Fengyao Cui, Xiaoman Dang, Prof. Dr. Qi Wang, Prof. Dr. Zheng-Yi Li, Prof. Dr. Xiao-Qiang Sun, Prof. Dr. Tangxin Xiao
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202401426
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Chemistry – A European Journal
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