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    《Angew. Chem., Int. Ed.》:具有溫度刺激響應性可逆熒光變化的Diels-Alder交聯網絡
    2020-11-18  來源:高分子科技

      與傳統的“聚集導致熒光淬滅(ACQ)”現象相比,“聚集誘導發光(AIE)”表現為熒光分子在聚集狀態下熒光強度顯著增加,這是由于在聚集態下,熒光分子內的基團自由運動在空間上受到限制,激發態的能量只能以熒光發射的方式進行耗散。基于AIE機理,構建具有對外部刺激動態響應的熒光可調聚合物材料在熒光傳感器、生物成像、信息存儲等方面都有著廣泛的應用前景。然而,對于含有熒光基團的傳統熱固性材料,由于其不融不熔的特性,對于其熒光強度的調控較難實現。近年來,隨著動態共價鍵化學的發展,將其引入到傳統的交聯聚合物材料后,可獲得具有重復加工性、高力學性能等特性的聚合物材料,這一策略也為設計制備熒光性能可調的聚合物材料提供了新的思路。


      近日,中南民族大學姜宇副教授與沙特阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)Nikos Hadjichristidis教授合作,將具有AIE效應的四苯基乙烯分子(TPE)引入到基于Diels-Alder(DA)反應的動態聚合物網絡中,構建了具有溫度刺激響應性的熒光可調聚合物材料(圖1)。研究團隊首先合成了二馬來酰亞胺取代的四苯基乙烯分子(TPE-2MI),由于分子內光誘導電子轉移(PET)效應的存在,該分子不具有熒光發射行為。將TPE-2MI用作交聯劑與含有呋喃側基的線形聚丙烯酸酯進行交聯固化,隨著馬來酰亞胺基團與呋喃基團間DA環加成反應的發生,PET效應終止,TPE分子的AIE效應得到釋放,聚合物交聯網絡熒光逐步增強(圖2)。為了進一步明確交聯聚合物的發光機理,該研究團隊還制備了TPE摻雜的聚丙烯酸酯DA交聯網絡作為對比,該產物不具備熒光發射行為。這表明將TPE分子引入到交聯網絡結構中可有效限制其分子內基團自由運動能力,大大增強聚合物的熒光強度。由于DA加成反應的可逆性,TPE-2MI交聯的聚合物能夠展現出溫度響應性的熒光可調性能(圖3)。


    圖1. 基于DA/retro-DA反應的溫度響應性交聯誘導熒光材料


    圖2. 交聯過程中熒光強度和玻璃化轉變溫度的變化


    圖3. 基于溫度刺激響應的熒光“開/關”行為


      該工作近日以“Diels-Alder Polymer Networks with Temperature-Reversible Cross-Linking-Induced Emission”為題發表于Angew. Chem.(Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, DOI:10.1002/ange.202013183)。


      原文鏈接:https://doi.org/10.1002/ange.202013183

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