手性超分子組裝及其圓偏振發光應用方面取得進展

近年來，圓偏振發光材料受到極大關注，成為手性發光材料領域新的研究熱點。圓偏振發光(CPL)是指手性發光體系發射出具有差異的左旋和右旋圓偏振光的現象。相較於研究基態手性結構信息的圓二色性(CD)不同，CPL反映的是手性發光體系的激發態結構信息，它在3D 顯示、信息存儲與處理、CPL 激光、生物探針、光催化不對稱合成等領域具有廣泛的應用前景。如何高效獲得手性發光體系並實現發光性能的有效提升與調控是圓偏振發光材料領域的挑戰性問題。

在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，中科院化學研究所膠體界面與化學熱力學重點實驗室劉鳴華研究團隊圍繞手性超分子組裝及其應用開展了系統研究（Chem. Rev. 2015, 115, 7304-7397）。近幾年來，他們將手性超分子組裝策略應用於圓偏振發光材料的設計合成與高效調控，並取得系列進展（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 785-790;Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 844-848）。

最近，他們在圓偏振發光材料手性反轉與切換方面取得新進展。他們設計合成了基於芘甲酸和組氨酸的π-凝膠因子PyHis，單晶結構顯示，兩個芘環以近乎垂直的角度形成T-型堆積的二聚體，進一步通過醯胺鍵和咪唑基團之間的氫鍵，最終形成尺寸均勻的納米纖維結構並發射右旋圓偏振熒光。受到Zn蛋白酶中組氨酸與Zn離子豐富多樣的配位模式和配位數的啟發，研究人員採用Zn離子配位組裝的策略，發現PyHis與Zn離子形成了較為少見的五配位絡合物，並且芘環之間形成了較強的π-π堆積。配位和π-堆積的協同作用使得PyHis的組裝路徑發生顯著改變，納米纖維結構完全轉化為納米球並發射左旋圓偏振熒光。他們進一步通過加入絡合能力更強的EDTA作為競爭配體，從而實現了組裝體的重置，通過這種配位-解離的策略，可以實現圓偏振熒光手性信號的多次可逆切換。該工作為發展基於π-凝膠的智能響應型圓偏振發光材料提供了新思路。相關研究成果發表在Angew. Chem .Int. Ed. 2019, 58, 5946-5950。

化學所在手性超分子組裝及其圓偏振發光應用方面取得進展

來源：中國科學院化學研究所

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