聚集增强延迟荧光材料的设计、合成与生物成像应用

In this program, we integrate aggregation-induced emission (AIE) and thermally activated delayed fluorescence (TADF) into one molecule, which with the asymmetric "D-A" structure to prepare novel AIE-DF luminescent materials. This strategy can effectively solve the emission problem, and obtain a high solid-state luminous efficiency of small molecules and polymer luminescent materials. AIE-DF material can maintain microsecond fluorescence lifetime in air condition. This kind of material can be used in bioimaging technology, which can effectively reduce the influences from background fluorescence, combined with time-resolved fluorescence technology, can achieve very good image quality. This research show important value in life science.. Here, fluorine chemistry is used to design and synthesize fluorine-containing groups with strong electron-withdrawing effect as a major component of AIE-DF material. The application of new organic fluorine functional materials will be developed, as well as enriching the types of AIE-DF materials. The relationship between the molecular structure and AIE-DF properties and the corresponding mechanism will be studied in details, which will be helpful in identifying and synthesizing more novel AIE-DF.

本项目从通过设计一系列具有非对称型“D-A”结构的分子，可以实现在单个分子上融合聚集诱导发光（AIE）和 热致延迟荧光（TADF） 两种性能，并有效解决发光浓度猝灭问题，获得高固态发光效率的小分子及聚合物发光材料。AIE-DF材料在空气状态下能保持微秒级的荧光寿命，该类材料应用于生物成像技术，可有效解决背景荧光的干扰，结合时间分辨荧光技术，可达到非常理想的成像质量，在生命科学研究领域具有巨大应用前景。. 本项目结合有机氟化学，设计并合成具有强吸电子效应的含氟基团，作为AIE-DF材料的主要组成部分，既可发展新的有机氟功能材料的应用，又可丰富AIE-DF材料的种类。本项目研究将通过系统考察分子结构对材料性能的影响，进一步总结分子结构与材料性能的内在联系，以及热稳定性、发光效率和发光颜色进行调控的规律，为AIE-DF材料的分子设计合成提供了理论依据和参考，无论在基础研究还是材料应用都具有重要的研究价值。

在单个分子上融合聚集诱导发光（AIE）和热致延迟荧光（TADF）两种性能，可有效地解决发光浓度猝灭问题，获得高固态发光效率的小分子及聚合物发光材料。在项目执行期间，我们成功制备出了具有刺激响应性的单分子白光AIE/TADF材料，通过单晶结构分析和理论计算，进一步揭示了分子构型变化对光物理过程的影响；首次合成了新型含氟稠杂环应用于荧光液晶材料的结构设计，得到液晶相温度良好，具有黄色至橙色荧光的液晶材料；开发出一系列具有同分异构体的AIE材料，研究其光学性能和抗肿瘤活性，为抗肿瘤活性药物的分子设计提供新思路。上述性能良好的发光材料，结构新颖，制备方法简单高效，将在有机功能荧光材料、防伪材料、荧光液晶材料等方面具有很好的应用前景。