Анионная полимеризация неароматического малеимида для достижения полного

Nature Communications, том 13, номер статьи: 3717 (2022) Цитировать эту статью

4591 Доступов

13 цитат

7 Альтметрика

Подробности о метриках

Нетрадиционный или несопряженный люминофор без полициклических ароматических соединений или расширенного π-сопряжения — восходящая звезда в области люминесцентных материалов. Однако непрерывная настройка цвета излучения в широкой видимой области с помощью рационального молекулярного дизайна остается весьма сложной задачей, поскольку механизм нетрадиционной люминесценции до конца не изучен. Здесь мы представляем новый класс нетрадиционных люминофоров — полималеимидов (ПМ) с полноцветным излучением, которое можно тонко регулировать с помощью анионной полимеризации даже при температуре окружающей среды. Интересно, что в ПМ не наблюдаются общие характеристики нетрадиционной люминесценции, кластерного излучения, например концентрационно-усиленного излучения. Вместо этого ПМ имеют характеристики, аналогичные тушению, вызванному агрегацией, из-за усиленного внутри/межмолекулярного переноса заряда. Такой биосовместимый люминесцентный материал, синтезированный из недорогого мономера, имеет большие перспективы в крупномасштабном производстве и применении, включая защищенную печать, идентификацию отпечатков пальцев, распознавание ионов металлов и т. д. Он также обеспечивает новую платформу рационального молекулярного дизайна для достижения полноценных результатов. цветное нетрадиционное свечение без каких-либо ароматических веществ.

С момента первой искры огня человечество не прекращало поиски новых люминесцентных материалов: от примитивных фосфоресцирующих минералов с длительным послесвечением, встречающихся в природе, до новейших искусственных люминесцентных материалов (квантовых точек, углеродных точек, перовскита и др.)1,2, 3,4. В последние годы разработка органических люминесцентных материалов быстро развивается благодаря их конкурентным преимуществам, таким как невероятное разнообразие молекулярных структур, тонко настраиваемое излучение и высокий квантовый выход по сравнению с другими искусственными люминесцентными материалами. Традиционные органические люминофоры в целом можно разделить на материалы с тушением, вызванным агрегацией (ACQ)5,6 и с эмиссией, вызванной агрегацией (AIE)7,8, в зависимости от их различных характеристик собственной эмиссии. Люминофоры ACQ или AIE всегда состоят из протяженных π-электронов или систем сопряжения с широкодиапазонной делокализацией электронов (например, полициклические или гетероциклические ароматические соединения), что является причиной их фотолюминесценции в видимой области (400–700 нм).

Нетрадиционная люминесценция имеет давнюю историю9 и возродилась лишь в последние годы. В отличие от люминогенов ACQ и AIE, нетрадиционные люминофоры содержат только богатые электронами гетероатомы с неподеленной парой электронов (например, N, O, S и P) или изолированными ненасыщенными связями (например, C=O, C=C, C=N). , C=O и C≡N), которые обычно не считаются типичными люминофорами. Ранее лишь единичные случаи нетрадиционной люминесценции изредка наблюдались в некоторых биомолекулах и природных полимерах, например, ферментах, белках10,11, крахмале, целлюлозе и альгинате натрия12. Вдохновленные предыдущими новаторскими исследованиями, было обнаружено все большее число нетрадиционных полимерных люминофоров, которые проявляют концентрационно-усиленную эмиссию, зависимую от возбуждения люминесценцию и даже триплетную эмиссию13,14,15,16,17,18,19,20,21,22. например, полиэтиленимины, полиакрилонитрил и поли(этиленгликоль)23. Следует отметить, что только насыщенные σ-связи (–O–, –S–, –OH, –NH–, –NH2, –SiO) или изолированные ненасыщенные связи (–COO–, –COOCO–, –NHCO–, – NHCS–, –OSO–, –PO3–, –COOH, –CN, –C5H5N, –SO3H) участвуют в основной цепи или подвесных группах предыдущих нетрадиционных люминесцентных олигомеров, полимеров, макромолекул и супрамолекул. Благодаря этим простым химическим структурам по сравнению с ароматическими люминогенами ACQ и AIE нетрадиционные люминофоры обладают многими внутренними достоинствами, которые желательны в крупномасштабном производстве и практическом применении, например, короткий путь синтеза, легкая доступность и эффективная технологичность. В частности, без потенциальной цитотоксичности циклических ароматических соединений нетрадиционные люминофоры обладают превосходной биосовместимостью, что очень привлекательно для биологических и медицинских применений.