米兰平台教师成果发表在国际高分子化学领域权威期刊Macromolecules

最近，米兰平台2023年新进博士耿中兴老师及其合作者的科研成果在线发表在国际高分子化学领域权威期刊Macromolecules (DOI：10.1021/acs.macromol.4c00153)及化学学科中科院1区TOP期刊Journal of Colloid and Interface Science (DOI：10.1016/j.jcis.2024.05.019)。耿中兴博士为上述2篇论文的第一作者，合肥大学为第一单位。耿中兴博士是米兰平台2023年新进博士，他在入职合肥大学1年内已经获批国家自然科学青年基金、安徽省自然科学青年基金等项目资助，发表中科院1区TOP期刊论文2篇。

能源材料与化工学院、科研处、人事处

2024-6-19

相关成果介绍：

圆偏振发光(CPL)材料在三维成像、光学信息存储、不对称合成等方面颇具应用潜力，在手性科学研究中具有重要意义。手性组分在氢键、静电相互作用及π-π堆积等相互作用的协同下，可以组装成各种各样的手性结构，表现出独特的CPL性质。目前大多数CPL材料的不对称因子(g_lum)值低于10^-2数量级，如何提高g_lum值以及如何实现手性转移、传递和放大成为当前CPL研究亟需解决的最关键科学问题之一。为解决这一难题，近日，合肥大学能源材料与化工学院青年教师耿中兴及其合作者在高g_lum值CPL材料的构筑和性能提升研究方面取得了系列新进展。研究人员创新性地采用两种不同取代位点的非手性芘基主链聚合物(BP-1和BP-2) (BP-1的芘环为1,6位，BP-2的芘环为2,7位)作为CPL发射体与一种带有桥接烷基链的手性联萘诱导剂(S/R-D)，通过分子间手性诱导机制构建螺旋手性共组装体。有趣的是，与S/R-D-BP-1相比，经过热退火处理的手性共组装体S/R-D-BP-2可以发出反转和放大的CPL信号。最佳质量掺杂比的手性共组装体(S/R-D)_0.2-(BP-2)_0.8旋涂薄膜的最大|g_lum|值在220 nm厚度下高达0.71 (λ_em = 428 nm, QY = 44.8%)，约为(S/R-D)_0.1-(BP-1)_0.9(|g_lum| = 0.12，λ_em = 451 nm, QY = 37.6%)的6倍。值得强调的是，在分子间π-π堆叠相互作用驱动的手性共组装芘基CPL材料中，最大|g_lum|值高达0.71是迄今为止报道的最高值之一。实验和理论分析结果表明反转CPL信号可归因于手性共组装过程中分子间π-π堆叠相互作用驱动的不同共组装模式导致螺旋纳米纤维方向相反。本研究为基于非手性芘基主链聚合物结构-活性调节手性共组装发射体的CPL发射行为提供了一种有效的新方法。该工作近期在高分子学科权威性学术期刊Macromolecules发表(doi.org/10.1021/acs.macromol.4c00153)。

CPL材料的发光行为(例如，发射波长，量子产量以及g_lum值)调控对其实际应用具有重要意义。迄今为止，针对手性芘基自组装或共组装的CPL发射行为的调控策略主要集中于调节手性诱导剂结构、分子内或分子间相互作用、溶剂效应等因素，而在手性共组装体系中，通过改变非手性芘基发射体的结构对称性来调节CPL发射行为的报道还很少。研究人员精心设计了3种具有不同丁氧基苯取代基数目的非手性芘基有机小分子 (Py-1、Py-2和Py-3)和锚定二面角的手性二苯基诱导剂(R/S-B)构建手性共组装体，并探讨了它们诱导的CPL行为。研究发现，制备的手性共组装体具有多层级CPL发射行为。结构分析和分子动力学模拟表明，(R/S-B)₁-(Py-1)₁₀、(R/S-B)₁-(Py-2)₇和(R/S-B)₁-(Py-3)₁的多层级CPL发射行为可归因于非手性芘基发射体的结构对称效应导致的不同共组装模式。其中，(R/S-B)₁-(Py-2)₇的最强CPL发射(|g_em| = 5.6×10^-2，λ_em = 423 nm, QY = 34.8%)源于分子间π-π堆叠相互作用驱动下以层状堆积模式形成的高度有序的螺旋状纳米纤维。该研究为通过调控手性共组装体系中非手性芘基发射体的结构对称效应来调节CPL的发射行为提供了新的策略。该工作近期在化学学科知名学术期刊Journal of Colloid and Interface Science发表(doi.org/10.1016/j.jcis.2024.05.019)。