發(fā)光材料在信息存儲、生物成像、光催化與光電子器件等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。近年來，超分子化學(xué)為發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控與功能構(gòu)筑提供了新的研究思路，通過非共價(jià)相互作用實(shí)現(xiàn)分子尺度到納米尺度的可控組裝，從而賦予體系多樣的光學(xué)性質(zhì)和刺激響應(yīng)行為。近日，肖唐鑫教授研究組圍繞這一前沿方向，開展了系列工作。
（1）挑戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）現(xiàn)象的最小聚集數(shù)
傳統(tǒng)上，聚集導(dǎo)致淬滅（ACQ）分子僅在稀溶液狀態(tài)下發(fā)光，而聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）分子則主要在聚集態(tài)下發(fā)光。如何突破二者界限，使材料在從溶液到聚集態(tài)的“全狀態(tài)”下均保持高效發(fā)光，是發(fā)光材料領(lǐng)域的重要科學(xué)問題。
為此，研究組與英國劍橋大學(xué)Scherman教授研究組合作，利用超分子大環(huán)葫蘆[8]脲（CB[8]）通過2:2主客體作用同時(shí)包結(jié)兩個(gè)AIE客體熒光團(tuán)，實(shí)現(xiàn)了最小聚集單元即可產(chǎn)生AIE效應(yīng)。該工作通過超分子策略系統(tǒng)回答了“實(shí)現(xiàn)AIE效應(yīng)需要多少個(gè)熒光團(tuán)”這一基本科學(xué)問題，為構(gòu)建從分子態(tài)到聚集態(tài)均具備發(fā)光能力的“全狀態(tài)發(fā)光材料”提供了新的研究范式。相關(guān)成果以《How many fluorophores are required to achieve AIE?》為題發(fā)表在英國皇家化學(xué)會（RSC）旗艦刊Chemical Science上（Chem. Sci. 2025, 16, 22058–22064）。
圖1. 基于CB[8]主客體作用調(diào)控AIE示意圖
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc04053a
（2）構(gòu)建極簡仿生熱敏光合系統(tǒng)
自然光合作用依賴復(fù)雜超分子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移、能量轉(zhuǎn)換及環(huán)境響應(yīng)等多重功能，在人工體系中復(fù)制這一協(xié)同機(jī)制仍具有挑戰(zhàn)性。研究組構(gòu)建了一種結(jié)構(gòu)簡潔的仿生光捕獲體系：通過兩親性分子TPE-CSO的自組裝形成納米結(jié)構(gòu)，并與染料Rh6G和SR101協(xié)同組裝，構(gòu)建級聯(lián)F?rster共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）網(wǎng)絡(luò)。
該體系在低臨界溶解溫度（LCST）以上發(fā)生熱響應(yīng)性解組裝，從而調(diào)控能量轉(zhuǎn)移效率并影響活性氧（ROS）的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)溫度門控的光催化過程，可高效促進(jìn)芳基烯烴氧化裂解反應(yīng)。其在高溫條件下催化效率降低的行為與天然光合系統(tǒng)的溫度敏感性相一致，展示了仿生光捕獲體系內(nèi)置環(huán)境適應(yīng)功能的設(shè)計(jì)潛力。相關(guān)成果以《Thermoresponsive artificial light-harvesting system with temperature-gated cascade energy transfer and photocatalysis》為題發(fā)表在Chemical Science（Chem. Sci. 2026, DOI: 10.1039/D5SC07946B）。
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圖2. 基于超分子兩親作用構(gòu)筑極簡仿生熱敏捕光系統(tǒng)示意圖
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/sc/d5sc07946b
此外，研究組還利用水溶性二取代柱芳烴誘導(dǎo)客體自組裝構(gòu)筑光捕獲系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)酰胺類藥物分子的高效光催化合成（Langmuir 2026, 42, 3604-3611.）。同時(shí)，對基于兩親體構(gòu)筑的超分子光捕獲體系進(jìn)行了系統(tǒng)綜述（Chem. Commun. 2026, 62, 1730-1744）。
上述研究工作展示了超分子自組裝在調(diào)控發(fā)光行為和構(gòu)筑仿生光功能體系方面的獨(dú)特優(yōu)勢，為發(fā)展新型功能發(fā)光材料和人工光能利用體系提供了重要參考。
詳情參見研究小組網(wǎng)頁：https://www.x-mol.com/groups/xiao_tangxin
