科研动态|我院科研人员构建高效发光金属笼状化合物用于信息加密
2020-10-22 16:09:47

金属笼状化合物由于具有特定的尺寸与结构,独特的发光性质和可封装客体分子的空腔,在吸附和分离、控制释放等领域有着非常广泛的应用前景。然而,由于重原子效应以及金属-配体的电荷转移作用会淬灭荧光,因此,如何有效的构筑高效发光的金属笼仍是这一领域的难点。虽然以四苯基乙烯(TPE)衍生物作为配体的荧光金属笼部分解决了发光效率的问题,但是由于TPE自身的扭曲构象以及在溶液中存在金属环-金属笼之间的结构转变,导致这些金属笼无法有效地结合客体分子,限制了其三维空腔的进一步应用。因此,如何设计并构建具有高效发光的金属笼,并有效地实现其与客体分子之间的相互作用,进而调节它们的发光行为,具有非常重要的科学意义。

 

针对这一问题,西安交通大学材料学院的张明明教授课题组以苝酰亚胺(PDI)衍生物作为结构单元,利用Pt基金属配位降低金属配体之间的电荷转移作用,抵消其重原子效应,制备了两种高效发光金属笼(量子产率约为90%),并通过单晶X射线衍射证实了其化学结构。由于PDI配体缺电子的π共轭平面性质,金属笼不仅可以与富电子的多环芳烃表现出良好的主客体作用,还可以与苝分子形成可调控发光的主-客体复合物,通过颜色互补发出白光。由于主客体复合物在溶液和固态中的荧光量子产率的巨大差异,被成功地用于信息加密。该项工作首次得到并成功解析了多组分Pt(II)金属笼的晶体结构,并对其主客体化学进行了研究,探索了其在信息加密中的应用,为发光金属笼的构建以及功能化应用开辟了新的道路。

近日,该研究成果以《基于苝酰亚胺的高效发光金属笼及其主客体化学用于信息加密》(Highly Emissive Perylene Diimide-Based Metallacages and Their Host-Guest Chemistry for Information Encryption) 为题发表在国际化学领域权威期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)(影响因子14.612)上。该论文第一作者为西安交大材料学院博士生侯亚丽,通讯作者是西安交大金属材料强度国家重点实验室的张明明教授,西安交大金属材料强度国家重点实验室是论文唯一通讯单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划国际合作项目、西安交通大学基础研究计划等项目共同的资助,论文的表征及测试得到了深圳大学李霄鹏教授、英国诺丁汉大学凌三良博士、中山大学朱克龙教授、西安交大前沿学院郑彦臻教授、陈伟鹏博士、福建物构所蔡丽璇博士、西安交通大学分析测试共享中心、材料学院和理学院分析测试中心的支持。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09904.

 

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