分子間的給體-受體（D-A）體系通過非共價相互作用構(gòu)建的熱活化延遲熒光（TADF）材料，不僅可以避免復雜的合成過程，而且還可以實現(xiàn)較小的單重態(tài)-三重態(tài)能隙（ΔEST），從而促進反向系間竄越（RISC）過程。超分子TADF（STADF）材料通過主客體復合物之間相互作用來構(gòu)建分子間的D-A體系，具有優(yōu)異可調(diào)的發(fā)光性能。這得益于將超分子策略引入發(fā)光體系，能夠通過調(diào)控分子間的非共價相互作用，從而使其發(fā)光性能實現(xiàn)靈活調(diào)控。而且這類材料因其便捷的合成、優(yōu)異的顏色可調(diào)發(fā)光性質(zhì)、可控的響應(yīng)性能以及在光電器件、有機閃爍體和信息加密等領(lǐng)域的應(yīng)用，近年來受到持續(xù)關(guān)注。更重要的是STADF材料在檢測領(lǐng)域也具有潛力，其優(yōu)勢體現(xiàn)于：1）大環(huán)主體與客體分子間的電荷轉(zhuǎn)移作用可對環(huán)境變化產(chǎn)生靈敏的響應(yīng)，從而提高檢測的靈敏度；2）大的斯托克斯位移使得在檢測過程中具有顯著的顏色變化，可以同步提升靈敏度與視覺分辨度；3）高激子利用效率可以顯著增強材料的光致發(fā)光量子產(chǎn)率；4）長壽命發(fā)光性質(zhì)還可有效抑制短壽命背景噪聲的干擾。雖然STADF材料在檢測領(lǐng)域具有潛在用途，但是目前尚沒有STADF材料在檢測中應(yīng)用的報道。
近日，中國科學院化學研究所陳傳峰、韓瑩團隊報道了一種基于杯[3]二氫吖啶與受體鍵連聚合物的新型STADF材料GPs@C[3]A，其可利用發(fā)光顏色變化機制對痕量苯進行快速可視化檢測，檢測限量可低至3.5 mg/L。此外，GP1@C[3]A還可進一步制備成可視化且便捷的檢測試紙，用于環(huán)己烷中的苯含量的檢測。
首先杯[3]二氫吖啶（C[3]A）與不同受體鍵連的聚合物（GPs），通過主客體絡(luò)合作用成功構(gòu)建了新型多色STADF聚合物材料GPs@C[3]A。
圖1. GPs的合成路線
通過調(diào)節(jié)C[3]A的添加比例，可方便地調(diào)控GPs@C[3]A的多色TADF性質(zhì)。特別是當C[3]A的添加比例為20%時，GP1@C[3]A材料展現(xiàn)出白色的發(fā)光性質(zhì)。
圖2. GPs@C[3]A的光物理性質(zhì)
基于C[3]A對苯分子與其對受體客體分子之間絡(luò)合力的差異性，實現(xiàn)了該材料在數(shù)秒內(nèi)通過肉眼觀察便可對痕量苯蒸氣的檢測，檢測限低至3.5 mg/L，表明GPs@C[3]A可作為優(yōu)異傳感材料用于痕量苯的快速檢測。
圖3. GPs@C[3]A對痕量苯的快速可視化檢測
此外，GP1@C[3]A還可制備成可視化且便捷的檢測試紙，用于檢測環(huán)己烷中的苯分子。該研究不僅為STADF材料在檢測領(lǐng)域的應(yīng)用提供了創(chuàng)新思路，同時解決了苯檢測中靈敏度、選擇性和可視化協(xié)同提升的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。
圖4. GP1@C[3]A對環(huán)己烷中痕量苯的可視化檢測
相關(guān)工作以題為“Supramolecular TADF Materials From Calix[3]acridan and Guest-Linked Polymers for Rapid and Visual Detection of Trace Benzene”發(fā)表在國際化學領(lǐng)域頂級學術(shù)期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。該工作的第一作者為韓瑩副研究員，通訊作者為韓瑩副研究員與陳傳峰研究員。該工作得到了國家自然科學基金、中國科學院先導項目以及中國科學院青促會的支持。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508987
