Emissive supramolekylære metallacages via koordinationsdrevet selvsamling

Metallacager fremstillet via koordineringsdrevet selvmontering har fået stor opmærksomhed på grund af deres tredimensionelle layout og hulrumskernede natur. Konstruktionen af ​​lysemitterende materialer, der anvender metallacages som platform, har også vundet betydelig interesse på grund af deres gode modularitet i fotofysiske egenskaber, som bringer nye applikationer inden for så forskellige områder som sansning, biomedicin, og katalyse.

Imidlertid, luminescenseffektiviteten af ​​konventionelle luminoforer falder signifikant i den aggregerede tilstand, fordi de støder på ugunstig aggregerings-forårsaget quenching (ACQ). Derfor, det er en ganske udfordring at fremstille lysemitterende metallager med høj luminescenseffektivitet i forskellige fysiske tilstande.

I 2001 en gruppe opdagede aggregerings-induceret emission (AIE) fænomen, at nogle ikke-lysende eller svagt emissive materialer i den molekylære tilstand er meget emissive i den aggregerede tilstand. Den underliggende mekanisme, der tegner sig for AIE -effekten, blev beskrevet som begrænsning af intramolekylære bevægelser. Indtil nu, AIE har været et lovende forskningsfelt i mere end 20 år, og giver en ny mulighed for at konstruere lysemitterende metallakage med høj luminescenseffektivitet.

I en nylig anmeldelse offentliggjort i Beijing-baserede National Science Review , forskere ved Shanghai Jiao Tong University i Shanghai, Kina, og ved University of Utah i Salt Lake City, OS., de seneste fremskridt inden for lysemitterende selvmonterede metallacager er opsummeret. Forskerne præsenterede strategierne for det rationelle design af lysemitterende metallacages og fremhævede den strukturelle kemi af AIE-aktive metallacages, der viser AIE, et nyt fotofysisk fænomen, såvel som deres nye anvendelser som kemiske sensorer, funktionelle emissionsmaterialer, lys-høstsystemer, og teranostiske midler. Disse videnskabsmænd skitserer ligeledes de potentielle fremtidige udfordringer i udviklingen af ​​lysemitterende metallacages.

"Det veldefinerede, stærkt afstemmelige metallagstrukturer gør dem særligt attraktive til at undersøge egenskaber ved luminoforer, såvel som til at inducere nye fotofysiske karakterer, der muliggør udbredte anvendelser, "står der i en artikel med titlen" Lysemitterende selvmonterede metallag. "

Undersøgelser af lysemitterende metallacages stammede fra brugen af ​​stive organiske molekyler som byggesten til koordinationsdrevet selvsamling. "Mange af disse molekyler inkluderer store konjugerede systemer og er i sagens natur fotofysisk aktive, således at de resulterende SCC'er udstyres med lysemitterende egenskaber, " tilføjede de. "Til dato, forskere har brugt luminoforer som donor- eller acceptorbyggesten, eller indkapslede gæstemolekyler inde i hulrummet af metallacages."

"Den næsten ubegrænsede strukturelle alsidighed af metallacages giver modularitet over de fotofysiske profiler af den inkorporerede luminophore. Disse fordele er eksemplificeret af undersøgelser af metallacages omfattende luminophores med aggregerings-induceret emission (AIE) karakter, " sagde forskerne.

Det første forsøg på at udforske AIE-adfærden af ​​selvsamlede metallacages i 2015 har resulteret i en ny klasse af AIE-aktive metallacages med høj luminescenseffektivitet i både fortyndede opløsninger og i de aggregerede tilstande, derved bygge bro mellem AIE og ACQ. Disse to fotofysiske fænomener anses ofte for at være diametralt modsatte.

"Indledende undersøgelser på dette område fokuserede på at undersøge deres 'tændende' luminescens i både opløsninger og aggregerede tilstande og deres niveauer af reaktion over for forskellige opløsningsmidler, " sagde de. Fremskridt med AIE-aktive metallacages baseret på tetraphenylethylen (TPE) og dets derivater har fremmet undersøgelser af faktorer, der påvirker deres emissionsegenskaber og inspireret applikationer, der udnytter denne unikke fotofysiske adfærd. "Det er især, Kombination af metallakagekemi med AIE har ført til udviklingen af ​​AIE-aktive metallager, der viser gunstige fotofysiske egenskaber, såsom høj luminescenseffektivitet og god modularitet og har imponerende relevans for en lang række områder som f.eks. energiomdannelse, og udvikling af teranostiske midler, "sagde de.

"Brugen af ​​AIEgener med egenskaber som multifotonabsorption, rød/nær-infrarød emission, øget opløselighed, og biokompatibilitet - dvs. egenskaber, der er mere ønskværdige end dem, der er omfattende undersøgte baseret på TPE - forventes at resultere i udviklingen af ​​supramolekylære luminoforer med bredere potentialer, " forudsagde forfatterne. "Samlet set, med de hurtige fremskridt inden for både koordinationsdrevet selvsamling og luminoforer med gunstige fotofysiske egenskaber såsom AIE, Det forventes, at forskning i selvmonterede lysemitterende metallakages vil fortsætte med at blomstre."