稀土配合物荧光分子传感器研究

目前对荧光分子传感器的研究已成为化学、生物、药物、信息等学科的前沿研究热点之一。本项目将在已有工作的基础上，基于稀土配合物的优良发光性能和超分子体系的识别性能，设计、合成可形成荧光传感功能配合物的有机配体，组装成超分子配合物。通过改变配合物结构及外部条件来调制 (modulate) 配合物的荧光，测试其探测金属离子、阴离子、小分子和生物大分子的选择性。探索其在环境监测和生物体系中的应用。试图通过本项目的研究，找到一类全新的具有优良性能的新型传感和开关功能的配合物分子器件。探讨识别传感机制及构效关系，总结规律，为具有高识别性能的新型配合物荧光分子传感器的分子设计提供信息。预期可在"J. Am. Chem. Soc.", "Angew. Chem. Int. Ed."，"Adv. Mater."等著名学术刊物上发表高质量学术论文30-50篇，有关成果可申请专利。培养博士、硕士生10-15名。

由刘伟生主持的国家自然科学基金重点项目“20931003”从2010年1月至2013年12月18日顺利完成，取得的主要成果如下：. 1. 系统研究了相关有机荧光分子的传感性质。为实现荧光信号的高选择性响应，以发光有机分子作为稀土配合物荧光分子传感器的初始模型，设计出酰腙型Schiff碱类、喹啉类、萘酰亚胺类和硼-二吡咯亚甲基染料类等配体，详细探讨了配体结构、金属离子半径、竞争效应、溶剂效应和超分子堆积效应等因素对荧光的影响，通过官能团的筛选和识别机理的研究，实现了对不同客体分子和离子的荧光响应。. 2. 系统进行了稀土配合物的构效关系和传感性质研究。为实现稀土配合物的发光性能调控，从共存离子诱导效应、能量传递效应、配体官能团效应和超分子作用等角度探讨了配体、金属离子、抗衡阴离子的性质及配位结构对配合物荧光性质的影响。在此基础上，实现了稀土配合物的荧光信号对客体小分子的识别作用。. 3. 为探索功能分子向功能材料拓展，开展了纳米尺度荧光探针的生物医学应用及多色发光薄膜器件的构筑和传感行为研究。从主客体相互作用、稳定性增强、激发波长调制和多功能化等角度探讨稀土配合物的生物医学应用；利用稀土配合物与有机基质之间的相容性，构筑出新型发光稀土薄膜器件，研究了体系内能量传递作用对薄膜发光颜色的调节作用，并进行薄膜传感行为研究，实现了稀土配合物的器件化应用。 . 本项目执行期间，项目组在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Chem. Commun., J. Mater. Chem., Chem. Eur. J., Inorg. Chem., Appl. Phys. Lett.等SCI收录刊物发表论文共84篇，其中影响因子I.F. >3的论文57篇，SCI一区刊物论文5篇，二区刊物论文39篇；1篇论文被美国化学会Noteworthy Chemistry栏目重点点评，1篇论文成为该期刊当月点击前十名论文，2篇论文被选作当期期刊封面；发表的论文他引498次，单篇最高他引61次；授权国家发明专利7项；获教育部自然科学一等奖1项。培养教育部新世纪优秀人才2人。项目组负责人及成员在国际及国内学术会议上做主题报告5次，邀请报告20次；主办学术会议4次。培养博士后1人、博士研究生17人、硕士研究生17人。