黄辉教授团队Angew. Chem.:分子内非共价相互作用调控三线态能级
日期:
2023-04-07
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在生物系统中,温度计是一项重要的检测工具。基于发光探针的非接触式温度计是一种无创且易于观察的方法。其中,基于双发射强度比值的比率型温度探针能够提供自校准读数,而双比色测量可以提供更准确的测量。但是,目前的双比色温度计仅限于稀土材料,不是最适合生物应用的材料体系。过去十年中,有机室温磷光因其在发光、防伪和成像等领域的广泛应用而备受关注。然而,要获得室温下的磷光发射,单重态和三重态之间的能隙通常需要很小,以促进高效隙间窜越过程(ISC),这导致荧光和磷光之间的波长差往往较小,降低了利用荧光磷光双发射机理制备比率型温度计的准确性。 近日,中国科学院大学的黄辉教授、彭谦教授和复旦大学的李富友教授合作,以色酮分子为研究对象,通过引入分子内非共价相互作用(NIIs),调控有机分子的三线态能级,获得了具有小的荧光磷光双发射重叠的有机分子,基于其强度和寿命的比率构筑了三维双比率型温度探针。作者合成了一系列色酮衍生物(BC、3TC、2TC),并使用傅里叶红外光谱、二维核磁共振、单晶分析和理论计算确定了BC、3TC、2TC中存在NIIs,且强度不断增加。NIIs的调节使得T1远离S1产生更长波长的磷光,而高的三线态激发态(Tn)被调控得接近S1从而获得高效的隙间窜越。因此,借此机理得到的化合物具有高效的室温磷光和极大的双发射波长差,确保了双发射带在检测时的最小相互干扰,并基于此建立三维双比率型温度探针。最后,该探针运用于细胞及活体的温度检测中,在308.15 K下温度灵敏度达到0.85% K-1,不确定度为0.89 K,为麻醉过程中小鼠原位体表温度检测提供了可视化工具。在该工作中,黄辉教授团队通过调节构象来调控有机半导体的三线态能级,以实现双比率型温度探针。上述最新研究成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上。文章的第一作者是中国科学院大学的在读博士生陈皓。
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