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  聚集誘導發(fā)光材料（AIEgen）在聚集狀態(tài)下發(fā)出強烈的熒光，但在溶液中分子運動不被限制，故不發(fā)光或只有微弱的熒光。作為一種具有緊湊相和自由空間的溶脹類材料，凝膠能夠操縱分子內(nèi)運動。因此，結(jié)構(gòu)獨特和應(yīng)用前景廣闊的聚集誘導發(fā)光（AIE）活性凝膠引起了人們的極大興趣。基于此，香港科技大學唐本忠院士（現(xiàn)為香港中文大學（深圳）理工學院院長）團隊和北京理工大學黎朝系統(tǒng)綜述了AIE活性凝膠的進展（圖1），詳細介紹了制備策略，總結(jié)了凝膠的功能，以及構(gòu)-效關(guān)系，作者還討論了凝膠在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，及目前面臨的挑戰(zhàn)和解決方法，展望了該領(lǐng)域的前景，進而促進新材料的研究和發(fā)展。該綜述以Aggregation-Induced Emission-Active Gels: Fabrications, Functions, and Applications為題發(fā)表在《Advanced Materials》上。北京理工大學黎朝特別副研究員為該綜述的第一作者，唐本忠院士和黎朝為該綜述的共同通訊作者，該綜述在構(gòu)思和撰寫上也得到了華中科技大學吉曉帆教授和香港科技大學謝會琳的幫助。

圖1. AIE 活性凝膠的綜述思路示意圖。

  凝膠是被分散介質(zhì)充滿的3D網(wǎng)絡(luò)。凝膠在自然界中廣泛存在，大多數(shù)生物組織以水凝膠的形式存在。盡管高水含量、強變形性、優(yōu)異的潤滑性、出色的可恢復性和各種刺激響應(yīng)特性使凝膠對生命支持具有重要意義，但自然界中凝膠的種類十分有限，只以水凝膠居多。受大自然的啟發(fā)，人類開發(fā)了多種人造凝膠，其范圍也從水凝膠進一步擴展到有機凝膠、氣凝膠和干凝膠。人造凝膠已被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、生物大分子分離、骨科，個人護理、美容業(yè)、建筑業(yè)、電子工業(yè)和食品工業(yè)等。

  雖然人造凝膠在這些傳統(tǒng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但它們在光學等高科技領(lǐng)域的應(yīng)用卻很有限。因此，熒光凝膠作為一種發(fā)光材料，在高科技應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。發(fā)光凝膠型生物在自然界中很常見，如魷魚、海仙人掌、海三色堇和水母。人工熒光凝膠也已被開發(fā)并展示出廣闊的應(yīng)用前景。將發(fā)光特性和凝膠結(jié)合起來的新型材料受到越來越多的關(guān)注，但其發(fā)展仍然相對緩慢。

  應(yīng)用此類熒光凝膠的主要障礙之一是制備該類凝膠時使用的許多發(fā)色團具有聚集誘導猝滅（ACQ）效應(yīng)。表現(xiàn)出ACQ效應(yīng)的發(fā)色團（ACQphore）在單分散狀態(tài)或低濃度下發(fā)出強烈的熒光，當發(fā)色團處于聚集狀態(tài)或高濃度時會猝滅熒光。凝膠是半固體材料，很大一部分是由部分聚集狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)組成。這些凝膠內(nèi)部受限的空間會不可避免地限制ACQphore的發(fā)光性能。大多數(shù)ACQphore含有延伸的芳香結(jié)構(gòu)，難溶于水，而在水中，它們會強烈聚集，從而引起ACQ效應(yīng)淬滅熒光。這極大限制了水凝膠這一具有廣泛應(yīng)用的重要凝膠的發(fā)展。

  幸運的是，唐本忠院士等人提出的聚集誘導發(fā)光為這些問題的解決提供了思路。更具體地說，表現(xiàn)出AIE效應(yīng)的發(fā)色團在單分散狀態(tài)下不發(fā)光，但它們在聚集或分子受限狀態(tài)下會發(fā)出強烈熒光。這一特征與凝膠的半固態(tài)或凝聚態(tài)特性相輔相成。此外，凝膠網(wǎng)絡(luò)中的分散介質(zhì)（如水、有機溶劑或氣體）也可以為AIEgen提供運動空間以調(diào)節(jié)其發(fā)光特性，這使得制備先進的刺激響應(yīng)材料成為可能。AIEgen賦予AIE活性凝膠許多獨特的功能及應(yīng)用，例如凝膠誘導發(fā)光、過程監(jiān)控、多模態(tài)發(fā)光和刺激響應(yīng)性等。因此，人們對AIE活性凝膠的研究興趣呈爆炸式增長。種類繁多的AIEgen和合成便利的AIE活性材料使得該領(lǐng)域在制造、功能和應(yīng)用等各個方面得到快速發(fā)展。

  基于此，本綜述對AIE活性凝膠領(lǐng)域進行了全面、系統(tǒng)和深入的概述。作者首先簡要介紹了凝膠和AIE，然后引入了AIE活性凝膠；隨后，概述了AIE活性凝膠制備策略（AIEgen的引入方式）；之后，回顧了由結(jié)合AIEgen實現(xiàn)的AIE活性凝膠的獨特功能，并討論了結(jié)構(gòu)-功能之間的關(guān)系以顯示其獨特性；作者還闡述了AIE活性凝膠在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，以促進更廣泛和更重要的應(yīng)用的發(fā)展；最后，作者討論了該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和未來的前景，以加速對新材料的開發(fā)和先進應(yīng)用的研究。

  1. 在AIE活性凝膠的制備部分，作者將制備方法（AIEgen的引入方法）分為了化學共價接入、物理摻和AIE活性小分子凝膠劑（LMWG）超分子組裝，結(jié)合典型例子進行闡述，并通過表格的形式系統(tǒng)總結(jié)了通過三種方法制備的各種AIE活性凝膠的主要參數(shù)。

  2. 在AIE活性凝膠的功能部分，作者著重介紹了AIEgen賦予凝膠的功能，分別從凝膠誘導發(fā)光、多模態(tài)發(fā)光（AIE與圓偏振發(fā)光、磷光、電化學發(fā)光、白光等）和刺激響應(yīng)性（熱、pH、UV、化合物（生化分子）、溶劑刺激等）三個方面進行闡述。

  3. 在AIE活性凝膠的應(yīng)用部分，作者首先總結(jié)了在凝膠的各種物理/化學過程（凝膠過程、溶脹過程、親-疏水轉(zhuǎn)變、微相分離、自愈合過程）監(jiān)測中的應(yīng)用，之后，從傳感器（檢測）和促動器、生物醫(yī)藥、以及信息/能源/光電幾個領(lǐng)域介紹了凝膠的應(yīng)用。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202100021