close

點擊藍字關注我們


眾所周知，分子吸收特定波長的光後會進入激發態，由於處於高能激發態的分子不穩定，總會通過輻射躍遷或者非輻射躍遷的失活過程返回基態。對於輻射躍遷過程，電子的運動發揮了主導作用。而核的運動，也就是分子運動，在非輻射躍遷過程中扮演了重要角色。早在1939年， Gilbert N. Lewis (41次獲得諾貝爾獎提名的著名化學家)和Melvin Calvin (卡爾文循環的發現者，1961年諾貝爾獎獲得者)在一篇綜述文章中明確提及鹵素原子、硝基、苯環等取代基團的分子運動能促進非輻射躍遷過程(loose bolt effect)，進而猝滅熒光發射 (Chem. Rev., 1939, 25, 273-328)。但是，長久以來，人們往往是利用輻射躍遷過程開發高效發光材料，卻鮮有關注非輻射躍遷過程甚至調控分子運動以積極利用這個過程。事實上，在我們自然界中就有很多生動的例子表明非輻射躍遷過程的應用價值，比如視黃醛的分子異構化能夠將光能轉化為化學能進而參與眼睛的視覺感知，DNA鹼基的分子運動可以通過極快的內轉換機制將光能轉化為熱能從而避免發生光化學反應進而保護遺傳信息的完整性。

近些年來，人們逐漸意識到了非輻射躍遷過程的重要應用價值。特別是聚集誘導發光(Aggregation-Induced Emission, AIE)現象和內在機理的研究,使得人們重新意識到分子運動在促進非輻射躍遷過程中的重要性。通過借鑑含有諸多分子運動基元的AIE材料的設計理念，2019年唐本忠教授課題組提出了「分子內運動誘導光熱轉化」(intramolecular motion-induced photothermy, iMIPT)的概念以獲得性能優異的光熱/光聲材料 (Nat. Commun., 2019, 10, 768)。自此，調控分子運動以製備高效的光熱/光聲材料成為AIE研究領域的重要分支，使得早已在發光領域中碩果纍纍的AIE分子成為真正能夠「發光發熱」的明星材料。有鑑於AIE概念的又一次重要實踐，香港中文大學(深圳)的唐本忠教授和趙征教授聯合香港科技大學林榮業教授以及香港城市大學葉汝全教授近日在《Angew. Chem. Int. Ed.》發表題為「Molecular Motion and Nonradiative Decay: Towards Efficient Photothermal and Photoacoustic Systems」重要綜述(DOI: 10.1002/anie.202204604)，詳細闡明了分子運動促進非輻射躍遷過程(molecular motion-facilitated nonradiative decay, MMFND)的工作機理，引入分子運動基元構建光熱材料的分子設計策略，以及所獲得的光熱轉化材料在光熱治療、海水淡化、光聲成像等領域的應用。最後，文章從單分子和聚集體水平展望了這類材料的未來發展方向，進一步強調了通過調控分子運動以積極利用非輻射躍遷過程進而開發先進光控材料的重要意義。文章的第一作者為徐昌活博士。此研究得到國家自然科學基金等資助支持。


圖1.分子運動與發光材料的設計。


圖2.自然界中利用分子運動進行能量轉化的例子。


圖3. 利用分子運動設計光熱材料的典型案例。

圖4. 具有MMFND性質的光熱材料的應用。

相關銜接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202204604

作者簡介





向上滑動閱覽

唐本忠教授簡介

唐本忠教授於1982年和1988年分別在華南理工大學和日本京都大學取得學士學位和博士學位，於1989-1994年在加拿大多倫多大學進行了博士後研究並於Neos公司任高級研究員。1994年加入香港科技大學從事學術研究工作，2008年晉升為講席教授。2021年，唐教授加入香港中文大學（深圳）任理工學院院長。
唐教授是中國科學院院士、發展中國家科學院院士、亞太材料科學院院士、國際生物材料科學與工程學會聯合會會士、英國皇家化學會會士。唐教授已發表科學論文1600餘篇，他引十三萬餘次，h指數168。自2014年至今，唐教授連續入選化學和材料科學雙領域高被引用科學家。唐教授獲得多項榮譽及獎勵，如國家自然科學一等獎（2017）、何梁何利科學與技術進步獎（2017）、裘槎高級研究成就獎（2007）等。唐教授現任Wiley出版社發行的Aggregate雜誌的主編。

趙征教授簡介

趙征博士2014年畢業於中國科學院上海有機化學研究所有機功能分子合成與組裝化學重點實驗室，師從朱道本院士和高希珂研究員。2015至2020赴香港科技大學化學系唐本忠院士課題組從事博士後研究。2020年9月加入東南大學化學化工學院（教授）開展獨立研究工作。2021年3月起在香港中文大學（深圳）擔任助理教授。趙征博士在有機半導體材料，生物熒光探針，有機/無機聚集體材料的機理探索和功能化應用方面有豐富的研究經歷。迄今，已在Nature Communications, Matter,AngewandteChemie, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Advanced Science, ACS Nano, Materials Today等期刊發表論文80餘篇，10篇論文入選「ESI高被引論文」，2篇論文入選「ESI熱點論文」。論文共被引用4600餘次。H指數39。

相關進展

香港中文大學（深圳）唐本忠院士課題組 JACS：AIE明星分子四苯基乙烯空間相互作用發光機理探究

港中大（深圳）唐本忠院士、趙征教授和武大謝國華教授Angew: AIEgen實現溶液法製備外量子效率接近15%的近紅外OLEDs

華南理工唐本忠院士等團隊《ACS Nano》封面：利用蛋白籠包裹AIE聚集體的光強化策略在膀胱癌中實現鉑類化療藥物增敏235倍

香港中文大學（深圳）唐本忠院士、內大王建國教授團隊《ACS Nano》：受體平面化和供體旋轉策略構建近紅外發光I型癌症光診療試劑

唐本忠院士團隊Angew：基於NIR-II AIEgen的多模態診療系統用於光熱協同免疫抗腫瘤治療

浙江大學周民團隊/華南理工大學唐本忠團隊《Nat. Commun.》：聚集誘導發光AIE材料熒光手術導航大動物臨床前研究

香港中文大學（深圳）唐本忠院士團隊 Adv. Sci.：一鍋法製備金屬多酚網絡包裹的AIE核殼納米顆粒及其在生物成像中的應用

唐本忠院士/王東教授和熊玉等 Mater. Horiz.：揭示靜電和色散作用力對氫鍵交聯型摻雜聚乙烯薄膜超長室溫磷光的重要貢獻

唐本忠院士/王東副教授團隊：穩定的純n電子樹狀大分子-構築和理解簇發光體系的理想模板

唐本忠院士/王東副教授Biomaterials：負載AIE光敏劑的納米纖維薄膜用於光動力和光熱效應協同的生物防護

唐本忠院士/王東副教授Adv. Sci. ：高效I型AIE光敏劑用於腫瘤細胞核靶向光動力治療

港科大唐本忠院士/深大王東副教授/吉大楊英威教授AFM：新型AIE-柱芳烴智能響應型超分子雜化材料用於多模態癌症診療

唐本忠院士團隊深大AIE研究中心王東副教授：摻雜AIE全纖維氣凝膠實現「日出而作，日落而息」界面水蒸發

香港科大唐本忠院士團隊與深大王東副教授《ANGEW》: 聚集誘導發光分子的三重攻擊強化「1+1+1>3」協同光動力治療效應

唐本忠院士團隊深圳大學AIE中心王東副教授《Chem. Soc. Rev.》：基於聚集誘導發光分子的超分子發光材料：構建與應用

唐本忠院士團隊深圳大學AIE研究中心王東副教授《Biomaterials》：利用刺激響應性和AIE特性納米顆粒提高光動力治療效率

唐本忠院士/王東副教授Adv. Sci. ：高效I型AIE光敏劑用於腫瘤細胞核靶向光動力治療

港科大唐本忠院士/深大王東副教授/吉大楊英威教授AFM：新型AIE-柱芳烴智能響應型超分子雜化材料用於多模態癌症診療


化學與材料科學原創文章。歡迎個人轉發和分享，刊物或媒體如需轉載，請聯繫郵箱：chen@chemshow.cn

掃二維碼｜關注我們

微信號 :Chem-MSE



誠邀投稿


歡迎專家學者提供化學化工、材料科學與工程產學研方面的稿件至chen@chemshow.cn，並請註明詳細聯繫信息。化學與材料科學®會及時選用推送。

arrow
arrow
    全站熱搜
    創作者介紹
    創作者 鑽石舞台 的頭像
    鑽石舞台

    鑽石舞台

    鑽石舞台 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()