基于人工合成大環化合物的超分子熒光功能材料是一類由主客體相互作用調諧的新型可控發光材料。通過改變pH、溫度、溶劑、競爭客體等環境條件來影響體系中主客體作用強弱的方法，可以用來實現該類材料熒光性質的有效調控。這種具有動態性質的智能熒光功能材料在離子檢測、細胞成像、藥物遞送、光電器件等方面有著極為可觀的應用前景。因此，作為這類材料組裝基元的大環分子的合理設計和功能化以及熒光超分子組裝體的選擇性構建則顯得尤為重要。
2019年7月24日，吉林大學楊英威教授團隊設計并合成了一類新型水溶性柱芳烴衍生物，即柱[5]芳烴雙磺酸鈉鹽 (DSP5)，并利用其與季銨鹽基團修飾的四苯基乙烯分子 (TPE-Q4) 較強的主客體相互作用，在水體系中得到了1:4的超分子組裝體 (TPE-Q4?DSP5)，有效地限制了TPE-Q4的分子內部運動 (restriction of intramolecular motion)，從而阻斷了非輻射躍遷方式，進而打開了超分子組裝誘導發光 (SAIE) 的大門。在此基礎上，該熒光超分子組裝體的pH穩定性和對不同離子的熒光檢測效果也得到了系統研究。
圖 1. DSP5與TPE-Q4在水溶液中的超分子組裝行為和離子檢測示意圖。
熒光光譜實驗表明，TPE-Q4?DSP5的熒光性質在3~13的pH范圍內能夠保持穩定，即DSP5與TPE-Q4之間的主客體作用不因pH條件變化 而受到顯著影響。作者進一步研究了該熒光組裝體對水溶液中不同離子的檢測性能，發現與其他離子相比，只有在Fe3+的存在下，其熒光會發生明顯減弱，同時體系中形成絮狀沉淀，而上清液在再次加入DSP5后熒光強度恢復。研究表明，Fe3+能夠作為競爭離子，與DSP5的磺酸基配位結合，并產生沉淀，導致超分子熒光組裝體結構被破壞，TPE-Q4分子恢復自由，內部運動不再受限,體系的熒光大幅減弱，從而實現了對三價鐵離子的可視化和特異性的檢測。
圖 2. (a) TPE-Q4?DSP5在不同陰陽離子存在條件下的熒光減弱程度；(b) TPE-Q4?DSP5在不同陰陽離子存在條件下的Ksv值；(c) 日光（左）和紫外燈(365 nm) 照射下（右）的 (A) TPE-Q4，(B) TPE-Q4?DSP5，(C) TPE-Q4?DSP5+Fe3+，(D) DSP5+Fe3+的照片。
該工作近期發表在Research期刊上，論文作者為吉林大學研究生王旭、婁馨月、靳曉宇和武漢科技大學梁峰教授，通訊作者為吉林大學楊英威教授。該工作得到了國家自然科學基金面上項目、吉林省省校共建計劃新材料專項資金和吉林大學培英工程計劃的支持。
文章信息：
Wang, X.; Lou, X.-Y.; Jin, X.-Y.; Liang, F.; Yang, Y.-W.* A Binary Supramolecular Assembly with Intense Fluorescence Emission, High pH Stability, and Cation Selectivity: Supramolecular Assembly-Induced Emission Materials. Research 2019, 2019, 1454562. DOI: 10.34133/2019/1454562.
