我所发现全新AIEE分子及动态共价键

  近日,我所生物分离与界面分子机制创新特区研究组(18T7组)卿光焱研究员团队发现了一种全新的聚集诱导发光增强(AIEE)分子:2-氨基苯硼酸二聚体,并基于该二聚体的分子结构及荧光性质,进一步发现了一种新型的B–N和B–O动态共价化学键。该研究拓展了对AIEE分子结构特点的认识,为AIEE分子的设计提供了新思路。

  与传统有机发光体相比,AIEE分子在聚集态下可抑制荧光猝灭现象,实现高效发光。AIEE分子在光电器件、细胞与组织成像、生化传感等领域展现出极高的应用价值,是当前学术研究上的关注热点。芳香族分子荧光强度高、结构可调节性强,一直是AIEE研究的核心。然而,为避免聚集时产生会导致荧光猝灭的π–π堆积作用,AIEE芳香分子通常拥有较大的分子尺寸和扭曲的空间结构。

  本工作中,该团队发现了简单的芳香族分子2-氨基苯硼酸具有典型的AIEE效应,其固体绝对荧光量子产率高达81.3%。单晶结构分析表明,2-氨基苯硼酸并非以单体形式存在,而是通过脱水形成以B–O和B–N共价键连接的特殊二聚体结构。2-氨基苯硼酸二聚体分子在空间有序聚集,使其表现出AIEE效应。团队发现,2-氨基苯硼酸二聚体结构中的B–O和B–N共价键是一种新型的动态共价键,能够在CO2和N2的交替作用下可逆打开和重构,表现为荧光的猝灭和恢复。此外,进一步的研究发现,2-氨基苯硼酸二聚体在CO2检测和纳米门控器件方面具有应用潜力;2-氨基苯硼酸二聚体融AIEE与动态共价化学效应于一体,在糖识别和分离、生化传感、自我修复、超分子自组装和药物控制释放等领域也具有应用潜力。

  相关成果以“A Novel Aggregation-induced Enhanced Emission Aromatic Molecule: 2-aminophenylboronic Acid Dimer”为题,于近日发表在《化学科学》(Chemical Science)上。该工作的第一作者是18T7组博士后李晓佩。以上工作得到国家自然科学基金、大连化物所创新基金、兴辽英才计划等项目的资助。(文/图 李晓佩)

  文章链接:https://doi.org/10.1039/D1SC03765J

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