陈孔麒同学在Chemical Engineering Journal上发表文章
π-共轭体系中的带电物种在有机电子领域的发展中起着至关重要的作用,但由于其固有的离子性质和低蒸气压,很难获得可升华的且高发光效率的纯有机盐,极大地限制了通过普通的真空蒸镀的方法来实现其在有机光电子领域的应用。在这项工作中,开发了一系列基于稠环芳烃(PAH)的中心型有机盐,其发光效率高于已报道的如质子化吡啶骨架的末端型有机盐,并且它们具有聚集诱导发光增强性能和可调谐的发射波长。光谱数据分析、晶体堆积和理论模拟表明,通过调节给体-受体(D-A)分布可以合理分散大π阳离子的表面电荷,从而有助于增加阴离子-π+相互作用,抑制苯基自由旋转,有助于固态荧光增强。值得注意的是,引入大空间位阻和分散电荷的抗衡阴离子(BArF24−)后, 可以获得了具有高固体发光效率的可升华纯有机离子型材料,并利用此纯有机盐制备了具有亮黄色发光的真空蒸镀的有机发光二极管(OLED)。这些令人鼓舞的结果为有机光电子学提供了新的可替代材料体系。
图1 “D-A”调控策略实现ACQ向AEE的转换过程及性能调控示意图。
该工作发表在Chemical Engineering Journal (DOI: 10.1016/j.cej.2021.133646.)上。
文章信息:Kongqi Chen, Ganggang Li, Han Zhang, Haozhong Wu, Yin Li, Yuxuan Li, Zhiming Wang*, Ben Zhong Tang*, Construction of Sublimable Pure Organic Ionic Material with High Solid Luminescence Efficiency Based on Anion-π+ Interactions Tuning Strategy. Chemical Engineering Journal, in press. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133646. 影响因子:13.273 1 CEJ-陈孔麒.pdf
程天宇同学在Macromolecules上发表文章
对聚合反应或聚合物立体化学的调控一直是高分子合成领域的重要研究方向之一。高分子材料中立体异构体的存在直接影响着聚合物的性能,因而调控聚合反应或聚合物的立体选择性对高分子材料的合成具有非常重要的意义。
近期,华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等发展了一种异腈-亚胺新聚合反应并制备了聚咪唑啉。该聚合反应所制备的聚咪唑啉,其重复单元上同时存在着顺反两种不同的立体异构体。作者通过外加三乙胺的方式,对该聚合物及聚合反应的立体选择性进行了调控。具体过程如下:
如图1所示,作者通过系统的条件优化,建立了廉价的CuCl/PPh3催化的异腈单体和亚胺单体的聚合反应,最高可以99%的产率得到分子量达43900的聚咪唑啉。通过结构表征,该聚咪唑啉中以顺式重复单元为主。
图1 CuCl/PPh3催化的异腈-亚胺单体的聚合反应示意图
作者通过查阅文献得知,三乙胺可使顺式咪唑啉转化为反式咪唑啉,因此作者探索了三乙胺对聚合物P1a2a重复单元中立体异构体比例的影响。通过对比三乙胺对P1a2a不同作用时间的结果,表明三乙胺可以调控聚合物重复单元中立体异构体的比例。如图2所示,随着作用时间的延长,聚合物中顺式异构体的比例和反式异构体的比例呈现此消彼长的趋势。
作者还利用三乙胺调控了聚合反应。在聚合反应中加入一定量的三乙胺,不仅所制备聚咪唑啉重复单元的顺反异构体比例发生变化,而且使得聚合反应程度大大提高,产率增加,分子量大大提高。
图2 不同作用时间下三乙胺处理的P1a2a在DMSO-d6的核磁氢谱对比图(A)0 h、(B)0.5 h、(C)1 h、(D)2 h、(E)3 h
作者为了解释上述实验现象,提出了聚合反应可能的机理,通过机理解释了三乙胺为何可以提高聚合反应程度。此外,为了解释清楚三乙胺促使顺式咪唑啉转变为反式咪唑啉的原因,作者与浙江大学凌君教授等合作通过密度泛函理论(DFT)对顺反异构体转化的反应机理进行了研究(图3和图4)。结果表明,在三乙胺存在下,反式产物的热力学稳定性高于顺式产物,因此更倾向于形成热力学稳定性更好的反式产物。
图3 三乙胺存在下,顺式异构体与反式异构体相互转化的机理图
图4 顺反异构转变的理论计算
相关结果以“Stereochemistry-Tunable Isocyanide-Based Polymerization”为题发表于Macromolecules (2021, DOI: 10.1021/acs.macromol.1c01721)上。第一作者为华南理工大学程天宇博士,通讯作者为华南理工大学唐本忠院士、秦安军教授和浙江大学凌君教授。
异腈单体是一类反应活性较高的三键单体。目前唐本忠院士团队秦安军教授等已经成功开发了多种基于异腈单体的聚合,包括异腈单组分聚合反应(Macromolecules, 2018,51,5638)、异腈-醛基聚合反应(Macromol. Rapid Commun. 2020, 41, 2000179)、异腈的多组分环化聚合反应(Macromolecules, 2021, 54, 6753)等。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c017212 macromolecules-程天宇.pdf
付燕同学和刘昊同学在Science advances上发表文章
为了实现高电致发光效率,人们致力于提高发光分子的光致发光量子产率和激子的利用率,而另一个重要因素——光取出效率,在分子设计中较少受到关注。在此,我们专注于分子的水平偶极取向的提升,以增加光取出效率和外量子效率。一系列发光分子由吸电子基团羰基核加上螺[吖啶-9,9'-芴]和咔唑衍生物(例如1,3,5-三(咔唑-9-基)苯)的双给电子基团组成,并进行开发和系统研究。这些分子具有优异的光致发光量子产率、高的水平取向偶极子比率以及平衡的载流子迁移率,在非掺杂和掺杂的天蓝光器件中实现了高达 26.1% 和 38.6% 的创纪录的外量子效率。此外,非掺杂荧磷混合白光OLED和全荧光单发光层白色OLED还实现了高达17.1%和26.2%的外量子效率,其中,掺杂白光OLED的功率效率突破 100 lm W-1,展示了这些分子在OLED行业的巨大潜力。
图1 分子光物理性质和电致发光性能总览图
该工作发表在Science advances (2021, 7 , eabj2504)上。
文章信息:Yan Fu, Hao Liu, Dezhi Yang, Dongge Ma, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang, Boosting External Quantum Efficiency to 38.6% of Sky-Blue Delayed Fluorescence Molecules by Optimizing Horizontal Dipole Orientation, Science advances, 2021, 7, eabj 2504. 影响因子:14.136.3 sciadv-付燕 刘昊.pdf
付燕同学在Advanced optical materials上发表文章
对于有机发光二极管(OLED)来说,高效的发光材料起着至关重要的作用。在此,我们设计了一个天蓝色延迟荧光发光材料 (DCPC-BP-SFAC),该材料以羰基作为电子受体,以螺[吖啶-9,9'-芴] 和 9,9'-(环己烷-1,1-二基双(4,1-亚苯基))双(9H-咔唑)作为电子给体,实现了优异的热稳定性、强光致发光、平衡的载流子传输和高比例的水平偶极子取向。由于该分子的单线态由电荷转移态主导,而三线态则为电荷转移态和局部激发态的混合态,因此DCPC-BP-SFAC 在具有一个较小的单线态三线态能极差的同时也具备大的自旋轨道耦合常数,这也就使得该分子具有一个快速的反向系间窜越过程,从而实现高效的延迟荧光。得益于DCPC-BP-SFAC的高激子利用率和高比例的光取出效率,基于该分子的天蓝光OLED器件的外量子效率(ηexts)达32.6%。此外,我们还制备了无间隔层的高效全荧光异相敏化暖白OLED,该器件同时以DCPC-BP-SFAC作为蓝光部分的发光材料和橙—绿光部分的主体材料,在具备高稳定发射光谱的同时,也实现了高达21.6%的ηexts和84的高显色指数。这些出色的电致发光性能证明了DCPC-BP-SFAC在显示和照明设备中的巨大潜力。
图1 分子光物理性质及电致发光性能总览图
该工作发表在Advanced optical materials (2021, in press)上。
文章信息:Yan Fu, Hao Liu, Dezhi Yang, Dongge Ma, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang, A Bipolar Delayed Fluorescence Luminogen with Fast Reverse Intersystem Crossing and High Horizontal Dipole Orientation for High-Performance Sky-Blue and White OLEDs, Advanced optical materials, 2021, in press. 影响因子:9.926. 4 AOM-付燕.pdf
郭晶晶同学在ACS Nano上发表文章
近年来,光热/光动力治疗逐渐成为临床上前景广阔的肿瘤治疗新模式。如何设计高效的多功能材料,克服肿瘤的乏氧微环境,实现更加理想的治疗效果,仍是当前研究的热点和难点。在本年度工作中,我们开发了一类基于9, 10-菲醌(PQ)的I型光动力-光热协同治疗新材料体系。PQ优异的吸电子能力,活跃的分子内键伸缩振动以及独特的氧化还原循环活性为实现高效I型活性氧的生成和光热转换奠定了理论基础,是构建光疗材料的优秀基元。通过共轭修饰一系列转子型三苯胺衍生物电子给体,改变烷氧基链的长度来调控分子内电荷转移的强度和分子间的空间距离,从而调控系间窜越过程和聚集态分子运动。在所设计的四个分子中,PQ-TPAOC1纳米粒子的性能最佳,在660 nm激光照射下光热转化效率高达35.7%,且I型活性氧生成能力远高于商业化光敏剂。细胞和动物实验进一步表明PQ-TPAOC1纳米粒子能够成功地实现对小鼠皮下肿瘤的I型光动力-光热协同治疗,具有优异的潜在应用价值。该项研究为多功能诊疗纳米药物的设计与构建提供了新思路。
该工作发表在ACS Nano, 2021, DOI: 10.1021/acsnano.1c07730上。
文章信息:Jingjing Guo‡, Jun Dai‡, Xiaoluo Peng, Quan Wang, Shixuan Wang, Xiaoding Lou, Fan Xia, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang, 9,10-Phenanthrenequinone: A Promising Kernel to Develop Multifunctional Antitumor Systems for Efficient Type I Photodynamic and Photothermal Synergistic Therapy, ACS Nano, 2021, DOI: 10.1021/acsnano.1c07730. 影响因子:15.881.5 ACSNano-郭晶晶 彭小洛.pdf
江如明同学在Advanced Science上发表文章
热激活延迟荧光(TADF)材料作为有机电致发光二极管(OLED)的有前途的发光材料,在过去几十年中引起了广泛关注。设计TADF材料的一种常用策略是利用电子给体和受体构建扭曲的分子构象,以分离最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO),通过减少最低单线态激发和最低三重态激发(T1)态之间的能差,可以确保快速RISC过程。对于从T1态到基态具有更窄能隙的红色TADF材料,根据能隙定律,非辐射衰减速率比蓝色和绿色材料的更大。HOMO和LUMO之间的小重叠降低了振子强度和辐射衰减速率,通常导致发光效率降低。因此,高效红色TADF材料是非常缺乏的。在本工作中,我们基于强电子受体苯羰基二苯并吩嗪开发了一系列红色TADF分子。它们的掺杂OLED可以发射橙红光(568–596 nm),并实现出色的ηext,max,最大值高达33.5%,这是迄今为止报告的发射超过560 nm的TADF材料的最高值。这些红色TADF材料在显示器和照明设备中有很大的潜力。
图1 TOC
该工作发表在Advanced Science DOI: 10.1002/advs.202104435上。
文章信息:Ruming Jiang, Xing Wu, Hao Liu, Jingjing Guo, Dijia Zou, Zujin Zhao,* and Ben Zhong Tang, High-Performance Orange-Red Organic Light-Emitting Diodes with External Quantum Efficiencies Reaching 33.5% Based on Carbonyl-Containing Delayed Fluorescence Molecules, Advanced Science, DOI: 10.1002/advs.202104435. 影响因子:16.806 6 advs-江如明.pdf
李保玺同学和黎刚刚同学在Advanced Optical Materials上发表文章
迄今为止,拥有高性能的深蓝色有机电致发光二极管(OLED)对于进一步改善色域和白光照明器件显得尤为重要。然而,受制于自旋统计的影响,如何以辐射跃迁形式有效利用三线态激子一直是研究者们关注的焦点之一。同时,由于磷光OLED在深蓝光区域的稳定性受到严重影响,纯有机材料在实现高性能的深蓝色OLED方面被寄予厚望。为了实现激子的高效利用,纯有机材料的后续发展对高能级激发态的特性有着特殊的要求,有鉴于此,探索高能激发态特性对电致发光的影响富有积极的意义。
令人有趣的是,我们发现两个具有杂化局域电荷转移激发态性质的新型深蓝色分子PT-1和PT-2表现出几乎相同的光物理行为。尽管,这两个分子的T2和T3态的能级与S1态的能级接近,但是它们却呈现了不同的自然跃迁轨道分布。最终,两种分子的旋轨耦合数值也有很大差异,这导致PT-1具有更优异的电致发光性能。基于PT-1的非掺杂有机电致发光器件具有6.63%的最大外量子效率和较低的效率滚降。此外,我们进一步采用PT-1作为磷光材料的主体来制备杂化白光OLED(WOLED),其还实现了优异的器件性能,最大外部量子效率和功率效率分别为23.93%/84.37 lm W–1。我们相信这些新颖的结果和本文中系统的分析直观地证明了高能级三线态的性质对电致发光性能有着重要的影响,并鼓舞了高性能WOLED的发展。
图1 高能级三线态性质对电致发光影响的示意图
该工作已于2021/12/08被Advanced Optical Materials 接收(等待见刊)。
文章信息:Baoxi Li, Ganggang Li, Han Zhang, Haozhong Wu, Kongqi Chen, Zhiming Wang*, and Ben Zhong Tang*, Critical Role of High-lying Triplet States for Efficient Excitons Utilization in High-Performance Non-doped Deep-blue Fluorescent and Hybrid White Organic Light-Emitting Diodes, Advanced Optical Materials. 影响因子:9.926(已接收,等待见刊)7 AOM-李保玺 黎刚刚.pdf
黎丰霆同学在Chinese Journal of Chemistry上发表文章
超支化聚合物因其独特的拓扑结构与由大量支化位点及端基而来的功能性而备受关注。含硫聚合物是一类新兴的离子吸附材料、光学材料、介电材料和自修复材料。因此,合成含硫的超支化聚合物是一项非常有希望但也极具挑战性的工作。在本年度工作中,我们基于单质硫、芳香炔烃和脂肪胺的无催化多组分聚合(Macromolecules 2015, 48, 7747–7754),通过设计三官能团和四官能团的炔烃单体和胺单体,成功合成了六种具有不同拓扑结构、高产率(高达99%)和高分子量(高达101 400 g/mol)的超支化聚硫代酰胺。该工作合成的超支化聚硫代酰胺具有独特的发光性质,且对汞离子具有较强的吸附性能,可用于对汞离子的荧光检测以及去除。该聚合物的吸附效率高达99.99%,汞残留量最低可至0.1ppb。因此,该超支化聚硫代酰胺在离子吸附材料和光电材料等方面具有广阔的应用前景。
图1 多组分聚合合成超支化聚硫代酰胺
该工作发表在Chinese Journal of Chemistry, (2022, 40, XXXX–XXXX)上。
文章信息:Shangrun Liu, Fengting Li, Wenxia Cao, Rongrong Hu*, Ben Zhong Tang, Functional Hyperbranched Polythioamides Synthesized from Catalyst-free Multicomponent Polymerization of Elemental Sulfur, Chinese Journal of Chemistry, 2022, 40, XXXX-XXXX. 影响因子:6.0008 CJC-黎丰霆.pdf
罗娟娟同学在Journal of Materials Chemistry C上发表文章
四苯基吡嗪 (TPP) 作为一个具有缺电子性质的多转子AIE 构筑单元,一直备受关注。然而,如何通过结构调控来预测和放大其衍生物的AIE效应还是个亟待解决的问题。在本篇工作中,我们开发了一个可以通过电子-空穴的重叠来预测TPP衍生物AIE性能的理论模型。理论模型表明,TPP单元上较大的空穴-电子重叠百分比和{TPP,TPP}较高的跃迁密度矩阵值将导致溶液中较弱的发射和显著的AIE过程。进一步将此理论模型应用于三苯基吡嗪(TrPP) 的衍生物,实验数据和理论预测也非常一致,这意味着基于空穴-电子重叠的模型可以扩展到更多的多转子AIE发光体。另外,本篇工作也发现通过调节AIE构筑单元和给体的相对HOMO能级能够调节电子-空穴的重叠,为调控多转子的AIE衍生物的发光性能提供指导。
图1 电子空穴在TPP单元的重叠对发光性能的影响
该工作发表在Journal of Materials Chemistry C (2021, 9, 16619-16625)上。
文章信息:Juanjuan Luo, Haozhong Wu, Lu Liu, Zhiming Wang*, Ben Zhong Tang*, Predictable luminescence performance of polyphenylpyrazine derivatives based on a theoretical model via hole–electron overlap, Journal of Materials Chemistry C, 2021, 9, 16619-16625. 影响因子:7.3939 JMCC-罗娟娟 吴豪忠.pdf
李银同学、万清同学和张荣远同学在Advanced Science上发表文章
光动力疗法(PDT)具有非侵入性,时空准确性和可控性强,低生物毒性和免疫刺激活性等多种优点,因此克服了各种副作用,已成为一种有效且迅速发展的癌症治疗方式,并且近年来引起了许多研究人员的关注。但是传统的光敏剂分子由于在聚集状态下活性氧产生能力的降低,低的细胞摄取率和肿瘤靶向能力,以及早期被免疫系统识别并清除等缺点限制了其应用。在本年度工作中,我们通过合理的分子设计成功制备了PI和PTI两个具有明显的聚集诱导活性氧产生增强性质(AIG-ROS)的光敏剂分子。PTI相对于PI来说,由于引入了噻吩基元的重原子效应以及增强的分子内电荷转移,其发光明显红移,并伴随着活性氧的产生能力的提高。通过活性氧测试发现,PI和PTI光敏剂分子在单分子状态下均不产生活性氧,而聚集体活性氧产生能力明显增强,同时,我们通过用细胞膜包覆PTI光敏剂的仿生策略制备的MCFCNPs不仅有效地促进了细胞的吞噬行为并实现了精准的肿瘤靶向,而且进一步增强了PTI光敏剂的AIG-ROS性质,获得了更高效的光动力疗法效果。此外,PI和PTI光敏剂均具有高的脂滴特异靶向性,于是我们对其在脂滴中的光动力疗法的机制进行了进一步研究,研究发现,光敏剂产生的活性氧能氧化脂滴的中不饱和脂肪酸,从而消耗细胞内的谷胱甘肽进而造成谷胱甘肽过氧化酶的耗竭,导致细胞铁死亡。这项工作首先报道了具有脂滴特异性的AIE活性光敏剂中PDT的治疗机理,并宣布了一种有效的仿生策略,以增强光敏剂的AIG-ROS性能,这将在开发丰富的具有仿生作用的AIG-ROS活性仿生纳米颗粒用于精确的癌症治疗中发挥重要作用。
图1 仿特洛伊木马AIE纳米聚集体的制备及其同源靶向光动力疗法在抗癌中的应用
该工作发表在Advanced Science (2021, 2102561)上。
文章信息:Yin Li, Rongyuan Zhang, Qing Wan, Rong Hu, Yao Ma, Zhiming Wang,* Jianquan Hou*,Weijie Zhang*, Ben Zhong Tang*, Trojan Horse-like Nano AIE Aggregates Based on Homologous Targeting Strategy and Their Photodynamic Therapy in Anticancer Application, Advanced Science, 2021, 2102561. 影响因子:16.806.10 advs-李银 万清 张荣远.pdf
宋波同学在Cell Reports Physical Science上发表文章
二氧化碳(CO2)是一种丰富、廉价、无毒以及可再生的一碳资源,利用CO2这一绿色单体制备高分子材料是近年来的研究热点。目前广泛报道的是CO2和环氧单体的聚合反应,经过几十年的发展已经成功实现工业化生产。最近几年,一些CO2参与的新型聚合反应被陆续报道,这些工作大都通过两种途径实现从CO2到高分子材料的转变。第一个途径是先将CO2转化为可以聚合的单体,例如:内酯、环状碳酸酯和2,5-二呋喃甲酸等,再利用开环或者逐步聚合将单体转化为聚合物;另一个途径是直接以CO2为单体和其他类型单体共聚得到聚合物。这两种途径对于发展CO2参与的新型聚合反应,拓展CO2基聚合物种类都具有重要意义。在这篇综述中,我们总结了近些年来CO2基功能聚合物的合成、性能和应用进展。通过介绍CO2和环氧化物、烯烃、炔烃、异氰以及受阻路易斯酸碱对聚合反应的基础上,我们对CO2基聚合物的各种先进性能,例如优异的热性能,聚集诱导发光性质,两亲性和降解性能进行了详细总结归纳。最后我们还讨论了CO2基功能聚合物的未来发展方向。
图1 CO2基功能聚合物的应用
相关成果已被Cell Reports Physical Science接收。
文章信息:Bo Song, Anjun Qin*, Ben Zhong Tang*, Syntheses, properties and applications of CO2-based functional polymers, Cell Reports Physical Science, 2021, accepted. 影响因子:未出11 CR-PHYS-宋波.pdf
宋波同学在Journal of the American Chemical Society上发表文章
核酸(DNA和RNA)在我们体内通过一种温和、无保护基团以及原子经济的方法不断产生。它们是基于四种不同核苷酸基元的天然序列精确大分子,可以存储我们的遗传信息。受到这种自然界“智能”合成的启发,非天然序列精确大分子的合成已成为一个新兴的研究领域。我们创新性地将羟基-炔和硫醇-烯点击反应相结合,发展了一种无保护基团、无金属催化且100%原子经济的迭代次序增长法,以温和高效地制备序列精确聚(单硫代缩醛)。该方法所采用的起始化合物和单体均简单易得以及廉价。我们通过串联质谱技术可以很容易地对所得聚合物序列进行解码,使得线形聚(单硫代缩醛)可以作为一种新型数字大分子用于高密度数据存储。我们还通过发散法、收敛法以及发散和收敛相结合的方法制备了星形序列精确大分子。其中得到的杂臂星形序列精确大分子可以作为一种全新的非线形数字大分子,用于二维数据矩阵编码,实现超高密度数据存储(0.24 bit/Da),在信息加密、防伪、保密通信等方面具有广阔应用前景。
相关成果已被Journal of the American Chemical Society接收。
文章信息:Bo Song, Dan Lu, Anjun Qin*, Ben Zhong Tang*, Combining Hydroxyl-Yne and Thiol-Ene Click Reactions to Facilely Access Sequence-Defined Macromolecules for High-Density Data Storage, Journal of the American Chenical Society, 2021, accepted. 影响因子:15.41912 JACS-宋波.pdf
王俪蓉同学在ACS Nano上发表文章
预防癌症的有效措施就是早发现早治疗。临床上的各种成像模式为癌症的早发现提供了广阔的平台。荧光成像灵敏、廉价、简便易操作,然而穿透深度有限;磁共振成像无电离和和核辐射,组织穿透深但缺乏灵敏性。因此将两者结合形成荧光和磁共振双模态成像激发了研究者们的极大兴趣。为了实现荧光和磁共振性能的同时增强,我们设计了具有聚集诱导发光(AIE)性能的荧光基团与磁共振造影剂(MRI)偶联得到两亲性分子NGd,然后通过疏水作用装载在血清蛋白的疏水空腔中,进而将其用戊二醛偶联形成具有几何限域效应的蛋白聚集体结构NGd-AAs。由于两亲性分子的运动受阻,发光增强;相对于小分子NGd,蛋白聚集体的尺寸变大,延长了整个纳米造影材料的旋转相关时间(τR),提高造影剂的弛豫效能;另外,蛋白聚集体营造的几何限域空间,能够减缓水分子的进出,延长了造影剂周围水分子的扩散相关时间(τD),进一步提升了造影剂的弛豫效能。相比于小分子NGd,蛋白聚集体结构的荧光量子效率提升了6倍,弛豫率提升了8倍,更比临床上造影剂提升了17倍之多。除此之外,该材料具有良好的生物相容性,能够更好地被细胞摄取,呈现出明亮的荧光信号。除此之外,蛋白聚集体具有良好的生物安全性,能够更多地积累在肿瘤部位,顺利实现了活体肿瘤的双模态成像。该工作充分将AIE机理和MRI造影剂的影响因素结合,不仅验证了策略的可行性,同时也为后续设计近红外或者近红外二区的双模态或者多模态造影剂做好了铺垫。
图1 蛋白聚集体的合成及其荧光和磁共振信号增强的机理解释
该工作发表在ACS Nano(2021, 15, 9924-9934)上。
文章信息:Wang L.R.,# Wan Q., # Zhang R. Y., Situ B., Ni K. Y., Gao J. H., Feng X., Zhang P. F., Wang, Z. M.,* Qin, A. J.,* Tang B. Z. Synergistic Enhancement of Fluorescence and Magnetic Resonance Signals Assisted by Albumin Aggregate for Dual-Modal Imaging. ACS Nano 2021, 15, 9924-9934. 影响因子:15.88113 ACSNano-王俪蓉 万清.pdf
王俪蓉同学在ChemMedChem上发表文章
该综述总结了近5年来,AIE共轭聚合物在特异性活细胞、成骨细胞荧光成像,以及通过构筑具有AIE特性的D-A结构实现颜色可调的细胞和活体上的荧光成像。除此之外,AIE共轭聚合物具有增强的光捕获能力和活性氧产生能力。通过聚合增强光敏化策略和双光子激发的聚合增强活性氧生成,实现了在抗菌和抗肿瘤方面的广泛应用。
该工作发表在ChemMedChem(2021,16,2330-2338)上。
文章信息:Wang L.R., Hu R., Qin A. J.,*Tang B. Z. Conjugated Polymers with Aggregation-Induced Emission Characteristics for Fluorescence Imaging and Photodynamic Therapy. ChemMedChem 2021, 16, 2230-2238. 影响因子:3.57314 ChemMedChem-王俪蓉.pdf
徐静文同学在J.Mater.Chem.C上发表文章
热活化延迟荧光材料由于能够实现理论上100%的内量子效率,近年来受到了研究者们的广泛关注。尽管如此,相比于红绿光材料,蓝光材料在OLED器件性能上仍然存在着许多的问题,如低的器件效率、高的效率滚降等。为了开发高性能蓝光有机发光材料,我们以吖啶酮为受体核心,设计并合成了一类具有天蓝光发射的新型有机发光小分子。这类材料具有快速的反向系间窜越速率,有利于降低三线态激子的失活问题,提升OLED器件的性能表现。这类材料表现出高的固态发光效率,达到78-94%。以这类材料制备的非掺杂天蓝光器件最大效率可达16.6%,并且在高的发光亮度下表现出低的器件效率滚降。而制备的掺杂器件最大效率更是显著提升到了26.8%。
图1 基于吖啶酮的天蓝光有机发光材料及其电致发光器件性能
该工作发表在于J. Mater. Chem. C 2021, 9, 15505-15510。
文章信息:Jingwen Xu, Xing Wu, Jingjing Guo, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang*, New Sky-Blue Delayed Fluorescence Molecules Based on Acridone for Efficient Organic Light-Emitting Diodes, Journal of Materials Chemistry C 2021, 9, 15505-15510. 影响因子:7.416 JMCC-徐静文.pdf
于茂兴同学在Journal of Materials Chemistry C上发表文章
引入给、受体构筑电荷转移态是设计热活化延迟荧光(TADF)分子的普遍设计策略,基于通过价键电荷转移(TBCT)效应的大部分传统TADF材料在电致发光过程中存在严重三线态-三线态激子湮灭问题,由其制备的OLED器件在高亮度下器件滚降严重,空间电荷转移(TSCT)效应可以有效解决这个问题。为了比较TSCT和TBCT对延迟荧光分子光物理和以其制备的OLED器件电致发光的影响,以吩噁嗪或吩噻嗪为给体,邻三联苯基或对三联苯基为桥,1,3,5-三嗪为受体,设计合成了一系列v型TSCT分子v-PXZTRZ和v-PTZTRZ,以及线性TBCT分子l-PXZTRZ和l-PTZTRZ。通过单晶衍射和独立梯度模型分析,在v型TSCT分子中给体和受体之间存在明显的边-面的空间相互作用。对v型分子的光物理行为和电致发光分析表明,v型分子具有更快的反系间窜越(RISC)过程和更高的荧光量子产率。同时,v型分子表现出明显的聚集诱导延迟荧光(AIDF)效应。因此,v型TSCT分子比线型TBCT分子在电致发光中能更有效地抑制发光猝灭和激子湮灭。由具有TSCT特性的v型分子作为发光层制备的掺杂器件和非掺杂器件都比基于线型TBCT分子的器件表现出更好的电致发光性能,非掺器件最大效率30.9 cd A‒1,26.5 lm W‒1和9.9%,掺杂器件最大效率40.7 cd A‒1,45.6 lm W‒1和12.6%。
该工作发表在Journal of Materials Chemistry C (2021, 9, 14808–14814)上。
文章信息:Maoxing Yu, Xiangyu Zhu, Jiajie Zeng, Hao Liu, Ruishan Huang, Zeyan Zhuang, Pingchuan Shen, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang*, Comparative study on the impact of through-space charge transfer over the electroluminescence performance of delayed fluorescence molecules, Journal of Materials Chemistry C, 2021, 9, 14808-14814. 影响因子:7.39317 JMCC-于茂兴.pdf
李玉轩同学在Materials Chemistry Frontiers上发表文章
最近,基于非辐射跃迁过程诱导的光动力疗法/光热疗法已然成为令人瞩目的热门研究方向,其中,最受关注的便是如何通过光敏染料设计进一步实现更好的生物诊疗性能。因此,我们制备了两种具有相同电子供体-受体片段的光敏剂(DEPZ-S、DEPZ-A),由于它们不同的结构对称性,使得它们分别具有不同的活性氧(ROS)生成能力和光热转换能力,这意味着它们的非辐射跃迁通道可以在系间蹿越(ISC) 和热失活之间切换。理论模拟结果与猜想一致,激发态能级分布决定了非辐射衰减通道的变化:具有强分子内对称性的DEPZ-S表现出更大的自旋轨道耦合 (SOC) 矩阵和更小的单线态-三线态能级差(ΔEST),容易促进ISC过程,不对称的DEPZ-A具有较窄的带隙(ΔES0S1)和大的重组能,这降低了热失活的势垒并增加了这个过程的发生概率。将两种光敏剂用亲水性聚合物基质封装形成纳米粒子以提高细胞摄入率,DEPZ-S和DEPZ-A纳米粒子均在光照下通过光动力或光热转换过程对膀胱癌细胞显示出良好的光疗效果。这项工作提供了一种通过对称/不对称取代效应调节非辐射跃迁通道以实现精确切换光疗的新策略。
图1 非辐射过程示意图
该工作发表在Materials Chemistry Frontiers (QM-RES-10-2021-001385.R1)上。
文章信息:Yuxuan Li, Keke Ding, Haozhong Wu, Qing Wan, Yao Ma, Yuhua Huang, Zhiming Wang*, Weijie Zhang*, Jianquan Hou*, Ben Zhong Tang*,Tuning Non-Radiative Decay Channels via Symmetric/Asymmetric Substituent Effects on Phenazine Derivative and Their Phototherapy Switch Between Dynamic and Thermal Process,Materials Chemistry Frontiers. 影响因子:6.48218 MCF-李玉轩.pdf
何俊初同学在Cell Reports Physical Science上发表文章
聚集诱导延迟荧光(AIDF)材料兼具聚集诱导发光和热活化延迟荧光的特点,以AIDF材料构筑的有机发光二极管(OLEDs)表现出了优秀的性能。然而,目前所报道的AIDF材料发光峰大部分集中在黄绿光波段,具有高效电致发光效率的蓝光AIDF材料鲜有报道。本研究利用刚性的电子受体单元占吨酮(XT)和弱给电子基团(DPDBA)制备了两个具有明显AIDF特性和高光致发光效率的蓝光分子(XT-DPDBA和XT-BDPDBA)。这两种分子均表现出明显的力致变色(MCL)行为,这是由于分子准轴构象和准赤道构象之间的转换。其中,基于XT-BDPDBA的掺杂器件性能卓越,最大ηC、ηP和ηext分别达到了55.0 cd A‒1、57.5 lm W‒1和27.0%。这些具有MCL性质的蓝光AIDF分子在有机发光器件的应用中表现出巨大潜力,推动了蓝光AIDF材料的开发和在OLEDs上的应用。
该工作发表在Cell Reports Physical Science上。
文章信息:Junchu He, Hao Chen, Jinshi Li, Jianghui Wang, Jingwen Xu, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang, Aggregation-Induced Delayed Fluorescence Molecules with Mechanochromic Behaviors for Efficient Blue Organic Light-Emitting Diodes, Cell Reports Physical Science, accepted. 19 CRPS-何俊初.pdf
刘亚丽同学在Handbook of Aggregation-Induced Emission上发表文章
BODIPY衍生物具有较高的荧光量子产率和高的摩尔吸光系数、光稳定性等优异的光物理性质,是一类非常受欢迎的发光基团。然而,他们共面的π-共轭结构和小的斯托克斯位移通常会导致在聚合状态下荧光猝灭,导致聚集态的BODIPY衍生物应用受限。将AIE特性引入BODIPY衍生物是提高聚集态荧光效率的有效途径,近年来受到广泛关注。本章主要介绍了近十年来具有AIE特性的BODIPY衍生物的发展情况。分别讨论了不含其他官能团的BODIPY衍生物、含四苯乙烯、三苯胺、苯并二噻吩官能团的BODIPY衍生物、手性BODIPY衍生物、含金属元素BODIPY衍生物、以及含BODIPY的聚合物等。本文从他们的空间位阻、取代基团的类型、数目和位置等方面系统地讨论了这些BODIPY衍生物结构和性能与其AIE性质的关系。简要介绍了它们在化学传感器、生物探针、圆偏振发光等方面的应用。BODIPY衍生物是一种很有潜力的发光材料,并有望在材料应用中发挥重要作用。
图1 BODIPY衍生物1的结构及BODIPY发光体中TICT和AIE过程的机理
本章为Handbook of Aggregation-Induced Emission: Volume 2 Tutorial Lectures and Mechanism Studies的第18章AIE- active BODIPY Derivatives。
文章信息:Yali Liu, Yuzhang Huang, Rongrong Hu*, and Ben Zhong Tang*. AIE-active BODIPY Derivatives. In Handbook of Aggregation-Induced Emission: Volume 2 Tutorial Lectures and Mechanism Studies; John Wiley & Sons, 2022; pp 493-536.20 chapter-刘亚丽.pdf