华东理工大学应佚伦Nat. Commun.: 通过电化学的方法在纳米通道内实现聚集诱导发光动态过程的调控及可视化

【引言】

具有聚集诱导发光性质的荧光染料，凭借其在聚集态时较高的荧光量子产率、出众的光稳定性以及较大的斯托克斯位移等优点，而获得了来自各个领域的广泛关注。目前对聚集诱导发光的机理解释主要为分子内运动受限。以1,1-二甲基-2,3,4,5-四苯基噻咯衍生物为例，分子溶解在乙腈等良溶剂中时，激发态的能量可通过苯环的转动消耗掉，而当分子处于聚集态时，分子内运动受限，激发态的能量只能通过辐射跃迁的方式消耗，因而观察到聚集时荧光增强的现象。聚集诱导发光染料本征“点亮”的性质使其在检测、成像和光电显示等领域得到了广泛的应用。

目前对聚集诱导发光染料“点亮”的设计思路主要包括：(1)自组装形成聚集体；(2)和特定物质反应后，分子内运动受限；(3)切断促进溶解的配体，在不良溶剂中形成聚集体。所有的这些原理都是基于聚集诱导发光染料在分散状态和聚集状态所表现出的截然不同的两种光谱性质。一旦形成最终的聚集状态，聚集诱导发光染料很难回复到原始的分散状态。这个缺陷限制了聚集诱导发光染料在可逆检测和可再生光电器件中的应用。因为难以调控聚集诱导发光染料在良溶剂和不良溶剂间的运动，实时监测聚集诱导发光染料依然存在很多挑战。

【成果简介】

近日，华东理工大学应佚伦教授（通讯作者）报导了通过电化学的方法在石英纳米孔中实现聚集诱导发光动态过程的调控及可视化。为了实现实时调控聚集诱导发光染料的发光，作者通过电化学的方法，使聚集诱导发光染料在空间十分有限的针尖和空腔内，以1.4-2.2 μm/s的速度移动。因为孔径的限制，聚集诱导发光染料可实现“on-off”和“off-on”的可逆转化。作者并在这个技术利用在细胞内传递聚集诱导发光染料中。该成果以题为"Manipulating and Visualizing the Dynamic Aggregation-Induced Emission within A Confined Quartz Nanopore"发表在Nat. Commun.上。

【图文导读】

Figure1.实时监测DMTPS-DCV动态发光的装置图和实验原理

(a).实时监测DMTPS-DCV动态发光的装置图

(b).DMTPS-DCV在1V电压下，从通道外运动到通道内，荧光增强；DMTPS-DCV在纳米通道内“on-off”的运动

(c).DMTPS-DCV在-1V电压下，从通道空腔运动到通道针尖，荧光增强；DMTPS-DCV在纳米通道内“off-on”的运动

Figure2.DMTPS-DCV在纳米通道内的可逆发光

(a).作用在DMTPS-DCV上1V和-1V的交流电；纳米通道在Z轴上被分为三部分，其中在第二部分，分子具有最强荧光发射。

(b).纳米通道三个部分，归一化后的荧光强度变化

图3.通过电化学纳米通道的方法将DMTPS-DCV注射进细胞

(a).细胞注射示意图

(b).DMTPS-DCV注射进入细胞过程的荧光图

【小结】

在这个工作中，作者通过电化学的方法，使聚集诱导发光染料在空间十分有限的针尖和空腔内，以1.4-2.2 μm/s的速度移动。因为孔径的限制，聚集诱导发光染料可实现“on-off”和“off-on”的可逆转化。作者并在这个技术利用在细胞内传递聚集诱导发光染料中。这个工作首次报导了聚集诱导发光染料发光动态过程的调控及可视化，为聚集诱导发光的应用打开了新的大门。

Manipulating and Visualizing the Dynamic Aggregation-Induced Emission within A Confined Quartz Nanopore

(Nat. Commun., 2018, DOI: 10. 1038/s41467-018-05832-y)

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