水占據(jù)地球71%的表面，是生命的起源。自然界無(wú)時(shí)無(wú)刻都在用水做原料合成各種復(fù)雜的化合物；谒幕瘜W(xué)物通常具有非芳香性和非共軛的結(jié)構(gòu)，其光學(xué)性能很少被注意到。近年來(lái)，許多課題組發(fā)現(xiàn)一些非芳香性和非共軛的小分子和聚合物可以發(fā)出明亮的可見(jiàn)光，這種非傳統(tǒng)的發(fā)光現(xiàn)象被定義為“簇發(fā)光 (clusteroluminescence)”。目前，很多簇發(fā)光還局限在藍(lán)光區(qū)域，發(fā)光效率不高，并且不明確的構(gòu)效關(guān)系導(dǎo)致機(jī)理研究和性能調(diào)控還是很大的挑戰(zhàn)。
圖 1 用水和活化炔構(gòu)筑非芳香性簇發(fā)光分子
圖 2 簇發(fā)光的同位素效應(yīng)
隨后，作者采用重氧水和重水作為反應(yīng)原料，得到了重氧和氘取代的四種化合物，首次研究了同位素效應(yīng)對(duì)簇發(fā)光的影響（圖2）。不同于傳統(tǒng)發(fā)光分子的同位素效應(yīng)，重氧和氘取代的簇發(fā)光分子空間相互作用發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致了發(fā)光波長(zhǎng)和效率的雙重改變。作者還用羰基活化炔取代酯基活化炔，進(jìn)一步調(diào)控分子間空間相互作用，得到了發(fā)光更紅更亮的簇發(fā)光分子。
圖4 界面聚合誘導(dǎo)發(fā)光增強(qiáng)
圖5 蒸汽響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器
總之，該工作發(fā)展了一種直接用水制備簇發(fā)光材料的新方法，建立了清晰的從小分子到聚合物簇發(fā)光的構(gòu)效關(guān)系，并原位制備得到Janus膜用于蒸汽響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器。相關(guān)結(jié)果近期發(fā)表在Nature Communications上。第一作者為宋波博士和張鑒予博士。感謝共同作者周家東博士在單晶測(cè)試和解析方面的幫助。
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