완전 달성을 위한 비방향족 말레이미드의 음이온 중합

Nature Communications 13권, 기사 번호: 3717(2022) 이 기사 인용

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다환 방향족이나 확장된 π-공액이 없는 비전통적 또는 비공액 발광단은 발광 물질 분야에서 떠오르는 별입니다. 그러나 합리적인 분자 설계를 통해 넓은 가시 영역 내에서 방출 색상을 지속적으로 조정하는 것은 비전통적인 발광 메커니즘이 완전히 이해되지 않았기 때문에 여전히 매우 어려운 일입니다. 여기에서 우리는 주변 온도에서도 음이온 중합에 의해 미세하게 조절될 수 있는 풀 컬러 방출을 갖는 새로운 종류의 비전통적 발광단인 폴리(말레이미드)(PM)를 제시합니다. 흥미롭게도 비전통적 발광, 클러스터 유발 방출(예: 농도 강화 방출)의 일반적인 특성은 PM에서는 관찰되지 않습니다. 대신 PM은 분자 내/분자 간 전하 이동이 강화되어 응집으로 인한 담금질과 유사한 기능을 갖습니다. 이러한 저가의 단량체로부터 합성된 생체적합성 발광재료는 보안 인쇄, 지문인식, 금속이온 인식 등을 포함한 대규모 생산 및 응용 분야에서 큰 전망을 보여줍니다. 또한 완전한 생체 적합성을 달성하기 위한 합리적인 분자 설계의 새로운 플랫폼을 제공합니다. 방향족 성분이 전혀 없는 비전통적인 컬러 발광.

최초의 불꽃이 발생한 이후 인류는 자연에서 발견되는 원시적인 장잔광 인광광물부터 최첨단 인공발광물질(양자점, 탄소점, 페로브스카이트 등)까지 새로운 발광물질 추구를 멈추지 않았습니다1,2, 3,4. 최근 몇 년 동안 유기 발광 재료의 개발은 다른 인공 발광 재료에 비해 엄청나게 다양한 분자 구조, 미세하게 조정 가능한 방출 및 높은 양자 수율과 같은 경쟁 우위로 인해 빠르게 성장했습니다. 전통적인 유기 발광단은 일반적으로 서로 다른 고유 방출 특성에 따라 ACQ(응집 유발 담금질)5,6 및 AIE(응집 유도 방출)7,8 물질로 분류될 수 있습니다. ACQ 또는 AIE 발광단은 항상 확장된 π-전자 또는 광범위한 전자 비편재화(예: 다환식 또는 헤테로환식 방향족)가 있는 접합 시스템으로 구성되며, 이는 가시 영역(400-700 nm)에서 광발광의 기원입니다.

비전통적 발광은 오랜 역사를 가지고 있으며9 최근 몇 년간 부활했습니다. ACQ 및 AIE 발광단과 달리 비전통적 발광단은 고립쌍 전자(예: N, O, S 및 P) 또는 분리된 불포화 결합(예: C=O, C=C, C=N)이 있는 전자가 풍부한 헤테로원자만 포함합니다. , C=O 및 C=N)은 일반적으로 일반적인 발광단으로 간주되지 않습니다. 이전에는 일부 생체분자 및 천연 고분자(예: 효소, 단백질10,11, 전분, 셀룰로오스 및 알긴산나트륨12)에서는 비전통적 발광의 고립된 사례만 가끔 관찰되었습니다. 이전의 선구적인 연구에서 영감을 받아 농도 강화 방출, 여기 의존 발광 및 심지어 삼중항 방출을 나타내는 비전통적인 고분자 발광단이 점점 더 많이 발견되었습니다13,14,15,16,17,18,19,20,21,22, 예를 들어, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리(에틸렌 글리콜)23. 포화 σ 결합(-O-, -S-, -OH, -NH-, -NH2, -SiO) 또는 고립된 불포화 결합(-COO-, -COOCO-, -NHCO-, -)만 주의해야 합니다. NHCS-, -OSO-, -PO3-, -COOH, -CN, -C5H5N, -SO3H)는 이전의 비전통적 발광 올리고머, 폴리머, 거대분자 및 초분자의 백본 또는 펜던트 그룹에 관여합니다. 방향족 ACQ 및 AIE 발광체와 비교하여 이러한 간단한 화학 구조의 이점을 활용하는 비전통적 발광단은 대규모 생산 및 실제 적용에 필요한 많은 본질적인 장점(예: 짧은 합성 경로, 쉬운 가용성 및 효율적인 가공성)을 가지고 있습니다. 특히 고리형 방향족 물질로 인한 잠재적인 세포 독성이 없는 비전통적 발광단은 우수한 생체적합성을 갖고 탄생하며 이는 생물학적 및 의학적 응용 분야에서 매우 매력적입니다.

30 nm) of the spectra in Fig. 4b, c. Obviously, such apparent λmax shift should not be caused by the λmax shift of three peaks. As shown in Fig. 4i–k, comparatively, peak 1 is much more sensitive to pressure and it changes faster (larger slope in Fig. 4k) than peak 2 and 3 during the compression and decompression processes. Therefore, the apparent λmax shift in Fig. 4b, c is an accumulative result (Fig. 4e, f) of competition between the peaks with different varying rates of emission intensity under pressure. The characteristic peaks (580, 620, 650 nm) are associated with at least three different A-PM-TEA aggregates (e.g., different packing densities) under high pressure. The molecular deformation during compression reduces intermolecular distances. Generally, a closer intermolecular distance under high pressure is beneficial to through-space charge transfer (TSCT). Enhanced TSCT and ICT can significantly reduce the HOMO/LUMO energy gap (ΔE). According to the equation between the rate of internal conversion (kic) and the energy gap ΔE52,/p>