聚集體的微觀性質(zhì)是非常具有挑戰(zhàn)性的研究課題，比如膠束內(nèi)部的微粘度仍存在著諸多爭議。基于不同的測試方法，部分觀點認為球形膠束內(nèi)部是液態(tài)，而另一部分觀點則認為是固態(tài)。理論計算已經(jīng)證明球形膠束內(nèi)部的碳原子密度從核中心到殼層是逐級降低的，因此可以預期球形膠束內(nèi)部的微粘度也是從核中心的高粘度逐步降低到殼層附近的低粘度，然而目前還沒有實驗對這種梯度變化進行定量驗證。因此，基于新的檢測機制，開發(fā)合適的工具用以探究膠束內(nèi)部與深度相關的粘度成為十分迫切的需求。在前期研究的基礎上，田禾院士團隊通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，VIE分子的雙發(fā)射比率熒光變化具有非常寬的粘度響應范圍（即1～300 Pa·s），這為研究膠束內(nèi)部寬范圍的粘度分布提供了有效的分子工具。利用這一特性，基于VIE母核分子DPAC設計了一系列具有振動誘導發(fā)光性質(zhì)的表面活性劑衍生物（DPAC-Fn，n = 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15）。通過巧妙的分子設計，在DPAC分子核上引入不同長度的烷基鏈及端點的正離子將探針分子固定在膠束內(nèi)部的不同位置上。由于膠束內(nèi)部不同區(qū)域的環(huán)境粘度不同，導致探針分子振動誘導發(fā)光過程受到影響，體現(xiàn)在雙發(fā)射比例的變化上，從而實現(xiàn)對膠束內(nèi)部不同區(qū)域微粘度變化的監(jiān)測。研究結(jié)果表明，當探針分子靠近膠束核心時雙發(fā)射以藍光主導，而靠近表面時則以紅光發(fā)射主導，證明了膠束內(nèi)部從內(nèi)到外由致密變稀疏的結(jié)構(gòu)特性。另外，通過外標的方法，利用礦物油作為參比體系對該過程進行了初步的定量分析。這是首次實現(xiàn)了熒光傳感法定量分析膠束內(nèi)部的微粘度，對膠束內(nèi)部微環(huán)境研究有著深遠的意義。論文第一作者為華東理工大學化學與分子工程學院陳炫穎博士后，通訊作者為張志云教授。該工作得到了田禾院士、曲大輝教授和蘇建華教授的悉心指導和大力支持。在計算化學方面得到了山東大學苑士登博士的支持。華東理工大學化工學院劉紀昌教授課題組在粘度標樣上給予了幫助。該研究成果得到了國家自然科學基金、材料生物學與動態(tài)化學教育部前沿科學中心、上海市科技重大專項、上?？茖W技術委員會、費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心等資金支持。振動誘導發(fā)光（Vibration Induced Emission, VIE）是一種有機共軛分子發(fā)光的新機制，由蘇建華教授和田禾院士團隊在研究二氫二苯并吩嗪（DPAC）類分子獨特的發(fā)光現(xiàn)象時提出（J. Am. Chem. Soc., 2015,137, 8509; Chem. Commun., 2015, 51, 4462）。近年來，該團隊圍繞DPAC類衍生物獨特的基態(tài)/激發(fā)態(tài)分子形變和構(gòu)象依賴光物理性質(zhì)，開展了一系列構(gòu)效關系研究及材料性能應用（J.Am. Chem. Soc., 2022, 144, 4883; J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 22, 10042;Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e202116414; Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62,e202305572等），為功能化振動誘導發(fā)光材料的構(gòu)筑和應用拓展提供了理論和實踐基礎。原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c11482
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