近期，我院曾文彬教授團(tuán)隊(duì)在期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院1區(qū)Top期刊，IF=15.1）上發(fā)表了題為“Controlling ESIPT-based AIE effects for designing optical materials with single-component white-light emission”的最新研究成果。中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院為該論文的第一通訊單位。中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院2020級(jí)博士研究生黃帥為該論文的第一作者，曾文彬教授和董界副教授為該論文的共同通訊作者。

該研究巧妙通過(guò)人工智能建模分析得出分子內(nèi)氫鍵的酸堿性與ESIPT類(lèi)型之間的關(guān)系，然后通過(guò)量化計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段系統(tǒng)的研究了氨基型分子內(nèi)氫鍵化合物的聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）和聚集導(dǎo)致淬滅（ACQ）的光學(xué)性質(zhì)的差異的機(jī)制，并提出了基于激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（ESIPT）分子探針的聚集誘導(dǎo)發(fā)光的單分子白光成像材料的構(gòu)建策略。

聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子在生物醫(yī)學(xué)成像和有機(jī)發(fā)光二極管等多個(gè)領(lǐng)域都具有重要意義。本文重點(diǎn)探索了通過(guò)改變分子內(nèi)氫鍵來(lái)誘導(dǎo)和控制AIE效應(yīng)的過(guò)程。首先，在受到已報(bào)道的基于氨基的ESIPT分子的AIE特性的啟發(fā)，系統(tǒng)的研究了氨基的酸性與ESIPT過(guò)程之間的定性和定量關(guān)系。然后進(jìn)一步的通過(guò)人工智能建模和量子化學(xué)計(jì)算相結(jié)合的手段，成功揭示了酸性與ESIPT之間的正相關(guān)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的合成了8個(gè)具有不同性質(zhì)的化合物（2-（2′-氨基苯基）苯并噻唑（1）及其衍生物）。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表征了它們的AIE與ACQ的光學(xué)性質(zhì)后，最后通過(guò)系統(tǒng)的量子化學(xué)計(jì)算解釋了它們的結(jié)構(gòu)和光學(xué)現(xiàn)象（AIE或ACQ）的機(jī)理。研究表明，ESIPT與（扭曲分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移）TICT的多級(jí)光化學(xué)反應(yīng)可導(dǎo)致AIE現(xiàn)象。最后，得益于具有ESIPT特性的氨基化合物的可調(diào)雙發(fā)射光譜特性，這八種化合物被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)成像和白光材料領(lǐng)域。這項(xiàng)研究為開(kāi)發(fā)具有AIE特性的分子提供了廣泛的指導(dǎo)，并為基于AIE原理的單組分白光發(fā)射光學(xué)材料開(kāi)辟了新的途徑。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、湖南省自然科學(xué)基金和中南大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目的支持。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723051677