最新JACS：具有AIE活性，刺激響應型熒光增強的2D納米片狀結構

sophie_cailiao 10個月前 (09-23) 1218瀏覽

一 ?導讀

聚集誘導發光（AIE）是一種與生色團聚集有關的重要光物理現象，AIE發光劑（AIEgens）繞過傳統發光體的本征聚集誘導猝滅效應，使發光材料可以用作聚集體和薄膜。非共價自組裝是一種用于構建具有AIE活性的納米或微尺度結構的有效方法。非發光性的“自由”AIE發光劑可以通過自組裝進行聚集，進而實現發光。目前，已經制備了一系列的具有AIE活性的自組裝體，然而，具有可裁剪的均一尺寸和形態的AIE活性自組裝體仍是個挑戰。

活性結晶驅動自組裝（CDSA）是一種簡單的、室溫下種子可生長為穩定1D和2D納米結構的方法。并且在CDSA過程中，成核片段和成殼片段均可以被賦予功能。

 

二 成果掠影

最近，維多利亞大學的Ian Manners等人基于具有結晶型聚二茂鐵二甲基硅烷（PFS）成核片段的兩親嵌段共聚物（BCPs），通過活性CDSA制備了具有AIE活性的均一可裁剪的納米結構，其具有AIE活性的成殼片段是通過引入四苯基乙烯（TPE）發光體形成。通過在PFS18-b-P4VP126前驅體的側基上進行季銨化反應，引入TPE，制備PFS18-b-P(TPEQ/4VP)126，發現隨著成殼片段季銨化程度的增加，自組裝過程中具有1D到2D形態偏好的轉變。并且，證實了這種轉變是由于正電荷的引入，而不是由于引入了特定的TPE組分。此外，通過制備2D矩形胸腺嘧啶/TPE混合的納米片層結構，并在其中加入HgCl2水溶液檢測Hg(II)，T?Hg2+?T的形成誘導膠束的殼層交聯聚集，出現熒光增強現象，由此判斷TPE的AIE活性對殼層壓縮效應敏感。通過對處理過HgCl2水溶液的納米片層結構混合物進行再生處理后，發現其出現的熒光增強現象有所降低，表明其無法達到初始的Hg(II)檢測能力。

相關研究成果以題為“AIE-Active, Stimuli-Responsive Fluorescent 2D Block Copolymer?Nanoplatelets Based on Corona Chain Compression”發表在國際期刊Journal of the American Chemical Society上。

 

三 核心創新點

基于結晶PFS基并且有可季銨化的P4VP成殼片段的BCPs，通過活性CDSA成功制備了具有AIE活性的均一且尺寸可調的2D納米片狀結構。

 

四 數據概覽

圖1 PFS18-b-P(TPEQ/4VP)126在甲醇中通過活性CDSA形成了均一的1D納米纖維狀和2D納米片狀膠束?2022 American Chemical Society

圖2 通過連續活性CDSA制備均一分層的包圍型和分布不勻的2D膠束結構?2022 American Chemical Society

圖3 100%單體季銨化對通過活性CDSA制備的均勻膠束的1D-2D形態偏好的影響，制備該膠束所使用的PFS基兩親嵌段共聚物中含有季銨化的殼層AIE惰性單元?2022 American Chemical Society

圖4 PFS18-b-P（T19/TPEQ107）126（15%）在甲醇中通過活性CDSA制備均勻2D矩形T/TPE共混納米片層結構(An = 227,526.7 nm2; Aw/An = 1.01, ca. 225 nm × 1010 nm)，并用于用于Hg（II）檢測?2022 American Chemical Society

圖5 T/TPE共混納米片層結構在環境條件下，甲醇溶液中，用于Hg（II）檢測的性能(An = 227,526.7 nm2; Aw/An = 1.01, ca. 225 nm × 1010 nm)?2022 American Chemical Society

圖6殼層形成嵌段在甲醇中的分子鏈變形示意圖：(a)中性P4VP和(b)帶正電荷的PTPEQ；在甲醇中的動態光散射（DLS）：P4VP173及 PTPEQ173 (c)基于強度的尺寸分布和(d)基于體積的尺寸分布 ?2022 American Chemical Society

 

五 成果啟示

通過活性CDSA成功制備了具有AIE活性的均一且尺寸可調的2D納米片狀結構，并且發現通過結構中正電荷的引入，種子生長過程中出現了1D到2D的形態偏好轉變。這種現象可能是由于殼層片段的疏水性增加，降低了殼層片段的排斥，有利于平頭界面的形成。2D納米片層結構的殼層片段中由于包含具有AIE活性的TPE結構，出現了溶劑敏感發光效應，這是由于殼層疏水進而出現了壓縮變化，導致鏈段運動受阻。此外，具有AIE活性TPE基團和Hg(II)俘獲胸腺嘧啶單元的納米片層結構可用于Hg(II)檢測，但是其再生方法仍有待改善。

文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c07133

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