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圓偏振發(fā)光(CPL)材料因其在3D顯示、信息加密、生物檢測(cè)和傳感等方面的潛在應(yīng)用而引起科學(xué)家的高度關(guān)注。手性有機(jī)發(fā)色團(tuán)具有成本低、光物理性質(zhì)可調(diào)節(jié)和易衍生化等特點(diǎn)，成為了CPL材料研發(fā)的較優(yōu)選擇。然而，手性有機(jī)分子的手性光學(xué)活性通常較弱，其不對(duì)稱因子g_abs和g_lum通常小于10^-3。近年來(lái)，化學(xué)家們發(fā)展了包括將有機(jī)生色團(tuán)引入配位絡(luò)合物、共軛聚合物或超分子組裝中等多種策略用于提高有機(jī)分子的手性光學(xué)活性。其中，超分子組裝體通常是基于非共價(jià)相互作用的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，這既為CPL材料的可調(diào)控性帶來(lái)更多的可能性，但也往往因?yàn)槠涫中韵拗谱饔貌粔驈?qiáng)，影響了發(fā)色團(tuán)的手性光學(xué)活性。

近日，四川大學(xué)楊成教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種基于共包結(jié)誘導(dǎo)聚集從而增強(qiáng)手性光學(xué)活性的超分子策略。如上圖所示，他們?cè)O(shè)計(jì)合成了雙芘取代的γ-環(huán)糊精衍生物。在水溶液中，由于芘和環(huán)糊精的1:2主客體包結(jié)作用，形成了芘單元互穿包結(jié)的超分子聚合物。其中，兩個(gè)芘在環(huán)糊精手性空腔中堆積誘導(dǎo)產(chǎn)生手性激基締合物發(fā)光，而進(jìn)一步的聚集作用（下圖）使得芘被嚴(yán)格限制于環(huán)糊精手性空腔中，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的手性光譜性質(zhì)，其g_abs和g_lum分別高達(dá)0.043和0.053，是目前已知的芘手性超分子聚集體中的最高值；其次由于空腔包結(jié)和聚集的保護(hù)作用導(dǎo)致非輻射躍遷減少，使得該超分子體系擁有出色的熒光量子效率Φ_f，最高可以達(dá)到64.1％；再者，該體系的手性光譜特性可通過(guò)溫度、pH、競(jìng)爭(zhēng)主體和客體進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該CPL材料的動(dòng)態(tài)可調(diào)控性。

圓偏振發(fā)光亮度(B_CPL = ε × Φ_f × |g_lum|/2)被用于描述材料的CPL發(fā)光性能。然而，ε可隨單一分子中發(fā)色團(tuán)數(shù)量倍增，因此B_CPL無(wú)法合理比較和評(píng)價(jià)在同一分子中導(dǎo)入多個(gè)發(fā)色團(tuán)單元和簡(jiǎn)單提高相應(yīng)發(fā)色團(tuán)濃度造成的手性發(fā)光亮度。因此，作者提出圓偏振發(fā)光單元亮度Bⁱ_CPL = B_CPL/n這一新的參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)分子中每個(gè)發(fā)色團(tuán)單元的手性發(fā)光性能，其中n為分子中發(fā)色團(tuán)單元的數(shù)量。因?yàn)橥瑫r(shí)擁有較高的Φ_f和g_lum，該芘雙取代γ-環(huán)糊精超分子體系的B_CPL和Bⁱ_CPL分別為338.6 M^-1cm^-1和169.3 M^-1cm^-1。其中，Bⁱ_CPL為目前已知的芘激基締合物手性發(fā)光的最高值。

總之，楊成教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種利用協(xié)同共作用誘導(dǎo)聚集的超分子策略，有效地將兩個(gè)芘單元限制于相對(duì)剛性的手性環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)了手性光學(xué)活性的顯著增強(qiáng)，由此為基于超分子系統(tǒng)的CPL材料的制備和研發(fā)提供了一種新的策略。

該研究以“Host-guest Complexation-induced Aggregation based on Pyrenemodified Cyclodextrins for Improved Electronic Circular Dichroism and Circularly Polarized Luminescence”為題發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition (文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202203541)，四川大學(xué)為第一單位，楊成教授和伍晚花副教授為共同通訊作者，化學(xué)學(xué)院碩士研究生涂辰琳為本文第一作者。

        參考資料：https://chem.scu.edu.cn/info/1172/5579.htm