Aggregate | 德国杜伊斯堡埃森大学Michael Giese副教授 & Jens Voskuhl助理教授：聚集诱导发光液晶——前景光明的材料

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文章简介

液晶相，介于晶体和液相之间的状态（因此，也称为中间相），具有两相的特征——结晶材料的有序性与液相的流动性。热致液晶根据温度改变有序度。随着温度的升高，这些材料从晶态到近晶（Smetic）到向列相(Nematic)，逐渐失去有序性，并获得了更多的旋转自由度和流动性（图1）。

在过去的二十年里，有聚集诱导发光（AIE）特性的化合物在功能发光材料方面引起了很多关注。AIE 系统的主要优点是荧光或磷光的“开启”行为，这可以由空间位阻、运动限制或分子环境的变化（例如周围介质的粘度）引起。由于AIE材料的荧光行为在很大程度上取决于它们的分子堆积及其与环境的相互作用，因此从材料科学的角度来看，AIE与液晶的结合非常有吸引力。在液晶相升温过程中，有序性的丧失和流动性的增加，对于在液晶主体中的AIE材料的荧光行为会产生直接的影响。因此，液晶和发光材料的组合为创造具有可调荧光特性的材料提供了机会。

图1. 热致液晶随温度变化的特性

这篇综述中，作者重点介绍了具有 AIE特性的发光液晶的设计和应用，及其新进展。一般来说，制备发光液晶材料有三种不同的途径——合成、掺杂和超分子方法（图 2）。

一. 合成方法。两种途径：1）在AIE分子上引入烷基链来诱导液晶特性；2）在经典液晶核上连接AIE发光团以产生发光液晶。

二. 掺杂方法。简单地将 AIE 分子与作为主体化合物的市售液晶分子混合来产生发光液晶。其中液晶分子充当 AIE 发光团的主体基质，由于分子运动的限制，该发光团在形成更有序的中间相时开始发光。

三. 超分子方法。通过采用非共价相互作用来获得特定组装，结合了液晶性和AIE性质。

从应用角度看，掺杂和超分子方法很有前景，因为它们提供了获得大量新材料的便捷途径，以及一种调节液晶体系和光物理特性的简单方法。基于掺杂方法，已报道了一系列具有显示技术和激光应用潜力的模型器件。最后作者提出了发光液晶未来研究中必须克服的问题和挑战，例如协调众多非共价相互作用以克服液晶或熔融相中的低荧光量子产率、热不稳定性、主客体系统的兼容性问题以及高成本等。

图2. 制备发光液晶的方法：合成、掺杂、超分子

该综述以“Mesogens with aggregation-induced emission properties: Materials with a bright future”为题在线发表于 Aggregate 期刊。论文通讯作者为德国杜伊斯堡埃森大学的Jens Voskuhl助理教授和Michael Giese副教授。

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《聚集体（英文）》（Aggregate）创刊于2020年，是由华南理工大学、广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院、Wiley 出版社三方合作创办的开放获取式英文学术期刊（双月刊）。本刊致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学，包括但不限于材料、化学、物理、生物以及应用工程等领域。聚集体科学研究范围广泛，单分子层次之上均可视为聚集体。特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展，为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台，去分享聚集体研究的新发现和新突破，讨论聚集体研究的挑战和机遇。期刊于2023年获得首个影响因子18.8，JCI指数1.47，先后收录于DOAJ、ESCI、CAS等数据库。

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