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  超分子化學(xué)是研究多個(gè)簡(jiǎn)單的小分子通過(guò)分子間相互作用力形成有序聚集體的科學(xué)，它不僅提供了對(duì)生命體形成和生命活動(dòng)的深入認(rèn)識(shí)，還創(chuàng)造了全新的“自下而上”的納米材料制備方法，大大推動(dòng)了了納米科技的發(fā)展。作為重要的納米材料之一，發(fā)光納米材料在光學(xué)器件，傳感器以及診斷治療和材料的基礎(chǔ)性能研究方面具有非常重大的意義。通常，超分子發(fā)光材料都是由有機(jī)共軛平面分子來(lái)構(gòu)建的，雖然平面結(jié)構(gòu)有利于分子形成有序結(jié)構(gòu)。但是，由于π-π相互作用，形成的超分子材料發(fā)光效率低下，甚至熒光猝滅。在聚集態(tài)熒光猝滅（ACQ）的現(xiàn)象限制了超分子發(fā)光材料的應(yīng)用和發(fā)展，是超分子發(fā)光材料領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

  2001年，唐本忠院士首次發(fā)現(xiàn)了具有“聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)”的性能的分子。這些分子在游離態(tài)或者單分子態(tài)的熒光強(qiáng)度很微弱，甚至不發(fā)光；在聚集態(tài)或固態(tài)狀態(tài)，反而具有顯著的熒光強(qiáng)度。不同于平面共軛分子，這些AIE分子通常具有螺旋形的或者扭曲的空間結(jié)構(gòu)。在游離態(tài)，分子內(nèi)的芳香環(huán)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)或者振動(dòng)，激發(fā)態(tài)的能量以分子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)而耗散，因此，AIE分子在激發(fā)態(tài)不發(fā)光。在聚集態(tài)，分子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)在空間上受到限制，激發(fā)態(tài)的能量以熒光的形式耗散，因而具有顯著的發(fā)光強(qiáng)度。這個(gè)聚集態(tài)發(fā)光的性質(zhì)解決了傳統(tǒng)超分子發(fā)光材料的熒光猝滅問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高效發(fā)光超分子材料提供了可能。同時(shí)，結(jié)合超分子材料自身的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和可逆性，AIE超分子材料開辟了“turn-on”分子傳感器，廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)檢測(cè)方面。并且，借助AIE分子，超分子材料的組裝、形成以及轉(zhuǎn)變過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)可視化觀測(cè)，加深了對(duì)超分子化學(xué)的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，豐富了超分子化學(xué)的基本理論。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，一系列結(jié)構(gòu)各異，發(fā)光顏色多樣的AIE分子被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，AIE分子的出現(xiàn)大大促進(jìn)了超分子發(fā)光材料的發(fā)展。

  AIE分子空間上非平面性的結(jié)構(gòu)，使其具有聚集態(tài)發(fā)光的性質(zhì)，但是也阻礙了AIE分子相互作用而形成有序的超分子材料。近日，唐本忠院士團(tuán)隊(duì)深圳大學(xué)AIE研究中心王東副教授等總結(jié)與分析了目前以報(bào)道的AIE超分子材料，提出了化學(xué)修飾聚集能力強(qiáng)的基團(tuán)到AIE分子上，或者將AIE分子引入現(xiàn)有的超分子體系，使AIE分子自組裝而形成超分子發(fā)光材料。文中作者從主客體體系、有序組裝體體系和大分子體系三個(gè)方面來(lái)講述AIE分子如何來(lái)構(gòu)建超分子材料，并且，系統(tǒng)而全面地介紹了AIE超分子材料在傳感器、納米醫(yī)學(xué)、機(jī)理研究和功能發(fā)光材料等方面的應(yīng)用。最后，作者對(duì)AIE超分子發(fā)光材料的挑戰(zhàn)和前景進(jìn)行了分析展望，提出了構(gòu)建近紅外超分子發(fā)光材料，刺激響應(yīng)超分子材料以及診療一體化材料等新的機(jī)遇。

圖1. AIE超分子發(fā)光材料的構(gòu)建與應(yīng)用，包括主客體、有序聚集體和大分子等構(gòu)建體系，以及生物化學(xué)傳感器、診療一體化材料、生物成像、光捕獲材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Chem. Soc. Rev.上。論文第一作者為深圳大學(xué)李杰博士，通訊作者為香港科技大學(xué)唐本忠院士和深圳大學(xué)AIE研究中心王東副教授。

  原文信息：Jie Li, Jianxing Wang, et. al. Supramolecular materials based on AIE luminogens (AIEgens): construction and applications, Chem. Soc. Rev., 2020. DOI: 10.1039/c9cs00495e

  文章鏈接：https://doi.org/10.1039/C9CS00495E