唐本忠院士团队Matter：具有聚集诱导发光AIE特性的螺环材料

聚集诱导发光 (aggregation-induced emission, AIE) 是指某些分子以单体形式存在时为低荧光或无荧光，但当这些分子通过聚集形成聚集体时，其荧光性能显著增强的现象。这种现象与传统荧光分子的现象相反，传统荧光分子在溶液中发光，但在聚集状态或高浓度下会发生猝灭，被称为聚集引起的猝灭 (ACQ) 现象。

自 AIE 现象于 2001 年被唐本忠等首次报道以来，AIE 官能化的研究取得了迅猛的发展，其中AIE 螺环材料代表了 AIE 家族的一个重要子类。螺环材料具有以下特性：首先，螺环化合物的三维构型使其具有较大的空间位阻，与传统的刚性平面分子相比，螺环材料在聚集状态下可以有效抑制π-π堆积相互作用。其次，螺环化合物具有多个修饰位点的刚性结构，可以进行全面的结构-性能关系研究。第三，螺环中的sp³杂化碳原子可以作为手性中心，因此在非对称催化、手性发光等领域得到广泛的应用。此外，螺环材料还表现出独特的电子效应，螺环碳原子虽然破坏了与其相连的两个部分的沿键共轭（TBC），但也赋予了分子内空间共轭（TSC）的特性，这种电子效应使螺环材料具有独特的光电特性。最后，一些螺环材料，如螺吡喃和罗丹明衍生物，可以在多种外界刺激下发生结构异构化，从而开发一系列高效的分子开关。螺环分子的立体化学结构、丰富的修饰位点和优异的光电性能使螺环材料成为构建高效AIE分子的明星单元。

目前对AIE螺环材料的综述还存在一些问题。首先，现有的综述对AIE螺环材料缺乏全面系统的探讨和总结，需要对AIE螺环材料进行更全面系统的探索和总结。其次，2019年以来，AIE螺环材料的发展突飞猛进，出现了许多新型螺环分子（参考文献超过100篇），对基于螺环材料的新型AIE机理和应用的理解也取得了重大进展，需要相应的综述来讨论和总结这些最新进展。最后，AIE螺环材料独特的分子结构和衍生化方法使其具有丰富的结构多样性和光物理性质，从而具有广泛的功能。作为专家，有必要针对这些问题，对AIE螺环材料进行全面的综述。

近日，香港科技大学唐本忠院士（点击查看介绍）团队根据分子结构将AIE螺环材料分为三类，即螺吡喃、罗丹明和螺芴衍生物（图1）。该篇综述详细分析了构建AIE螺环材料的设计策略，并系统研究了分子结构和性能之间的关系。同时，作者们全面概述了不同 AIE 螺环材料所表现出的 AIE 机理。基于AIE螺环材料的分子结构和光电特性，作者们还系统地总结了它们在光电、生物和传感等领域的应用。最后，作者们在给出全面总结的基础上论述 AIE螺环材料未来研究的挑战和机遇，希望能鼓励更多的研究人员为这一前景广阔的领域做出贡献。

图1. AIE螺环材料设计新进展：结构调控策略、机理及应用。

这项成果发表在近期的Matter 上。香港科技大学唐本忠院士课题组博士后阳生熠、汪金以及博士生邓子豪为文章的共同第一作者，香港科技大学林荣业教授、郭子健教授、唐本忠院士为文章的通讯作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Spiro-materials with aggregation-induced emission

Sheng-Yi Yang, Jin Wang, Zihao Deng, Yanzi Xu, Xuxian Su, Liang Zhang, Shiping Yang, Ryan T.K. Kwok*, Jacky W.Y. Lam*, Ben Zhong Tang*

Matter, 2024, 7, 3390-3421, DOI: 10.1016/j.matt.2024.07.017

导师介绍

唐本忠

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