聚集誘導發(fā)光熒光探針AIE的發(fā)光機理介紹

分子內(nèi)運動限制（RIM）被普遍認為是AIE工作機制的核心。ACQ染料具有大平面結(jié)構，大多數(shù)AIEgens有高度扭曲的螺旋槳狀結(jié)構，說明扭曲結(jié)構對于AIE現(xiàn)象起著至關重要的作用。在稀溶液中，AIEgens分子迅速旋轉(zhuǎn)、振動，導致非輻射衰減率（knr）高，因此熒光猝滅。當AIEgens分子聚集或者處于固體狀態(tài)時，分子構象高度扭曲，分子間π-π堆積，分子內(nèi)運動均限制，從而**了knr。此時輻射衰減率（kr）與knr競爭，從而提高發(fā)射量子產(chǎn)率。與溶液狀態(tài)相比，聚集態(tài)或固態(tài)AIEgen的knr被**多達四個數(shù)量級。了解AIE現(xiàn)象的關鍵問題是確定溶液中knr為何如此之大，即何種分子內(nèi)運動會導致如此大的knr。

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 AIE材料(聚集誘導發(fā)光熒光探針)

傳統(tǒng)的熒光生色團在高濃度下熒光會減弱甚不發(fā)光，這種現(xiàn)象被稱作“濃度猝滅”（如圖1A）效應。濃度猝滅的主要原因跟聚集體的形成有關，故濃度猝滅效應通常也被叫做“聚集導致熒光猝滅(aggregation-caused quenching, ACQ)”。

2001年，唐本忠課題組發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象：一些噻咯分子在溶液中幾乎不發(fā)光，而在聚集狀態(tài)或固體薄膜下發(fā)光大大增強（如圖1B）。因為此發(fā)光增強是由聚集所導致的，故我們形象地將此現(xiàn)象定義為“聚集誘導發(fā)光(aggregation-induced emission, AIE)”。

AIE材料機理

HPS（六苯基噻咯，如圖1B）是一個**的AIE熒光分子。在溶液狀態(tài)下，HPS分子外圍的苯環(huán)可以通過單鍵繞中心的噻咯自由旋轉(zhuǎn)，這個過程以非輻射的形式消耗了激發(fā)態(tài)的能量，導致熒光減弱甚不發(fā)光。在聚集狀態(tài)下，HPS分子的“螺旋槳”式的構型可以防止π-π堆積，**熒光猝滅；同時由于空間限制，HPS分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到了很大阻礙，這種分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限**了激發(fā)態(tài)的非輻射衰變渠道，打開了輻射衰變渠道，從而使熒光增強。因此，我們認為“分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限(restriction of intramolecular rotations, RIR)”是AIE現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因。為了驗證這個假設，我們通過改變外部環(huán)境（降低溫度、增大黏度和施加壓力等），或者修飾內(nèi)在分子結(jié)構（利用共價鍵等作用鎖住外圍的轉(zhuǎn)子），使分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)不容易進行。結(jié)果顯示，在這些條件下，AIE分子同樣表現(xiàn)出熒光增強的特性，證明了分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限的確是導致熒光增強的原因，即RIR是AIE現(xiàn)象產(chǎn)生的主要機理。

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以上資料來自西安pg電子官方生物小編zhn2021.01.08