功能化蒽中心十字交叉共轭分子体系的构筑、聚集行为及其金属离子单/双光子荧光传感性质研究

本项目以2,6-二甲基-9,10-二溴蒽为中间体构筑LUMO/HOMO空间分离、强双光子吸收截面、纳米聚集强化单/双光子荧光发射的具络合金属离子能力端基（苯胺类/吡啶类）的新型蒽中心十字交叉共轭分子，它们的LUMO和HOMO能级水平可因金属离子的络合及络合性质而发生显著而独立的变化，这既是对分子光学带隙的有效调控，也可用于水性和有机介质中金属离子的单光子和双光子荧光传感。本项目不仅拓展了十字交叉发光体的种类和应用范围，而且发展了一类新的有价值的拥有自主知识产权的包括可在水性介质中进行金属离子单/双光子荧光传感比对阵列，它们是包括双光子荧光传感、双光子荧光标记和光力诊疗在内的双光子荧光显微术所需的有用材料。这个迄今为止唯一同时具有这些特性的有机共轭分子体系，还可用于发展许多其它新型和独特性质的光电材料，极富新颖性和创新性，具有重要的科学意义和研究价值。

近年来，二维共轭有机分子以其独特的化学和电子结构引起人们关注，一些以噻吩、苯、苯并二噁唑、苯并二噻吩等为π中心的十字交叉共轭分子已被合成，它们在有机荧光传感、场效应晶体管、有机电致发光、太阳能电池等方面的应用已被研究，然而，以蒽为π中心的十字交叉共轭分子的构筑及其光电性质研究却鲜见报道。本项目中，我们以自行发展的2,6-二甲基蒽为关键中间体，首次构筑一系列以蒽环为π中心的二维交叉共轭分子，重点在以吡啶和/或二烷基胺等为端基的2,6,9,10-四芳基乙烯蒽十字交叉发光体。我们的研究结果表明，这些蒽中心十字交叉共轭分子表现许多不同于其它π中心十字交叉共轭分子的光学性质，包括大而强化的双光子吸收截面、聚集强化的单/双光子荧光发射性质、对过渡金属离子选择性的荧光传感性质和在机械力作用下的荧光变色性质。本项目工作实现了研究目标，取得了预期成果，已在国际重要学术期刊Chem. Mater., Chem. Commun., J. Phys. Chem. C, J. Mater. Chem., Dyes Pigments, J. Mater. Chem. C, J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem., J. Mater. Chem. A, J. Luminescence等发表论文18篇。本项目的成功开展，为进一步构筑新型蒽中心十字交叉共轭分子和研究它们的新性质开辟了简捷而有效的新途径，具有持续而重要的研究意义。本项目工作发表的部分研究成果曾被T. M. Swager（以Efficient TPA cross-conjugated polymers为题）和唐本忠教授（以How does alkyl chain length affect luminescence behavior为题）推荐在国际著名评论期刊Synfacts和Noteworthy Chemistry上进行亮点介绍，这可能激励和引导更多的人们进行其它新型π中心十字交叉共轭分子构筑和光电性质研究与应用。