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南京大学陈洪渊院士/朱俊杰教授、扬州大学马诚博士 AFM：具有结晶诱导增强电化学发光性质的新型三联吡啶钌衍生物

时间：2023-01-30 来源：浏览：

南京大学陈洪渊院士/朱俊杰教授、扬州大学马诚博士 AFM：具有结晶诱导增强电化学发光性质的新型三联吡啶钌衍生物

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微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集

#ACQ效应 2 个

#ECL效率 2 个

#Ru-TPE 2 个

#CIE材料 2 个

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商业化的三联吡啶钌配合物因其可逆的电化学行为、出色的化学稳定性和高效的电致化学发光（ ECL ）效率等优点广泛应用于生物传感、生物成像、发光器件等领域。然而，其仍然存在着 ACQ 效应，削弱了商业三联吡啶钌配合物的发光效率，从而限制其在固态 ECL 成像和发光器件中的进一步发展。

近期，南京大学的陈洪渊院士、朱俊杰教授、扬州大学马诚博士等在材料科学的著名期刊《 Advanced Functional Materials 》上发表了题为 “ Crystallization-Induced Enhanced Electrochemiluminescence from a New Tris(bipyridine)ruthenium(II) Derivative ” 的文章（ DOI ： 10.1002/adfm.202212394 ）。为了克服商业三联吡啶钌分子因 ACQ 效应而导致 ECL 效率较低的问题，该团队通过分子设计将具有聚集诱导发射活性的四苯基乙烯（ TPE ）嫁接到商业的三联吡啶钌配合物中，从而合成了具有结晶诱导增强 ECL 性能（ CIE-ECL ）的新三联吡啶钌衍生物 Ru-TPE 。该分子在溶液中没有 ECL 发射，但在结晶时产生强烈的 ECL 辐射，晶体态 Ru-TPE 的 ECL 效率分别是其溶液态和商业三联吡啶钌配合物晶体的 20 倍和 3 倍。实验和结构分析揭示了这种 CIE-ECL 效应源于受限的分子内旋转和有序的分子堆积。另外，与单个三联吡啶钌配合物晶体相比，单个 Ru-TPE 晶体由于其高的 ECL 效率实现了高分辨率 ECL 成像，这是其他 CIE 材料无法实现的。该项工作不仅为提高传统 ECL 试剂的发光效率以及 ACQ 到 CIE 的转换提供了一种新的策略，而且对固态 ECL 成像和器件的设计与研究具有重要的指导意义。该论文第一作者为南京大学博士生韩亭亭和博士后曹越博士，论文通讯作者为南京大学朱俊杰教授和扬州大学马诚博士。南京大学的陈洪渊教授对本工作的完成给予了精心指导，宋友教授和王乐勇教授等参与了本工作。南京大学为论文第一完成单位，该研究得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的支持。

图 1. （ a ） Ru-TPE 分子的设计合成；（ b ）紫外和荧光光谱 ; （ c ） XRD 测试；单个 Ru-TPE 晶体的（ d ）透射图和（ e ） PL 图。

该团队制备的 Ru-TPE 衍生物在稀溶液中具有较低的荧光量子效率；当其结晶时， Ru-TPE 表现出显著增强的量子效率，并通过 XRD 证实了其发射源于晶体相。另外，单晶数据揭示了 TPE 基团的引入不仅增加了 Ru-TPE 分子的平面性和结构体积以降低分子间的 π-π 作用，从而减轻非辐射跃迁，而且能够形成丰富的分子间作用力以抑制分子内运动，最终有效地利用激发态能量，提高激子利用率以增强发射。相似地，该分子在溶液态时没有 ECL 发射，结晶时具有高效的 ECL 效率。作者还发现其 ECL 效率与其结晶度密切相关即结晶度越高，发光效率越高。此外，他们实现了单个 Ru-TPE 晶体的可视化 ECL 成像，这是传统三联吡啶钌配合物晶体无法实现的。该工作为实现固态 ECL 成像和器件的高效率提供了一种新的设计策略。