荧光超分子聚合物网络

doi:10.7503/cjcu20250390

摘要/Abstract

摘要：

超分子聚合物网络(Supramolecular polymer networks, SPNs)是一类通过动态可逆的非共价相互作用将聚合物交联形成的功能体系, 其独特结构推动了多种功能材料的发展. 作为其中重要的分支, 荧光超分子聚合物网络(Fluorescent supramolecular polymer networks, FSPNs)通过结合非共价相互作用的动态性与荧光基团丰富的光物理性质, 显著拓展了聚合物材料的种类与功能维度, 在信息存储材料、化学传感及光电功能材料等领域展现出广阔的应用前景. 本文依据非共价相互作用类型对近5年来FSPNs的研究进展进行了分类评述, 并展望了其未来发展方向. 本文旨在系统梳理该领域的制备策略与应用现状, 以期为深入理解FSPNs提供参考, 并对构建先进荧光材料与设计多功能聚合物材料提供有益借鉴.

关键词: 荧光, 超分子聚合物网络, 聚集诱导发光, 组装

Abstract:

Supramolecular polymer networks（SPNs） are a class of functional systems formed by cross-linking polymers through dynamic and reversible non-covalent interactions. Their unique structures have driven the development of various functional materials. As an important branch， fluorescent supramolecular polymer networks（FSPNs） significantly expand the variety and functional dimensions of polymer materials by ingeniously combining the dynamic nature of non-covalent interactions with the rich photophysical properties of fluorophores. These systems exhibit broad application prospects in fields such as information storage materials， chemical sensing， and optoelectronic functional materials. Herein， this review summarized the research progress of FSPNs in the past five years， taking the types of non-covalent interactions as the main thread， and looks forward to their future development directions. This review aims to systematically summarize the preparation strategies and application status in this field， providing references for an in-depth understanding of FSPNs and offering valuable insights for the design of advanced fluorescent materials and multifunctional polymer materials.

Key words: Fluorescence, Supramolecular polymer network, Aggregation-induced emission, Assembly

中图分类号:

O631

TrendMD:

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图/表 16

Fig.1 Chemical structures and cartoon representations of polymers M1 and FSPNs⁃1 with distinct fluorescent colors(A) and various applications based on the FSPNs⁃1 assemblies via interfacial hydrogen bonds(B)[49]Copyright 2022， KeAi.

Fig.3 Chemical structures and cartoon representations of M3⁃1, M3⁃2, M3⁃3, metallacycle and FSPNs⁃3(A), the reversibly thermoresponsive behavior demonstrated by FSPNs⁃3 in aqueous solution upon UV light(B), and optical and fluorescence photographs of FSPNs⁃3 in DMSO(C)[56]Copyright 2020， Wiley-VCH GmbH.

Fig.4 Chemical structures and cartoon representations of M4⁃1, M4⁃2, M4⁃3, FSPNs⁃4⁃1 and FSPNs⁃4⁃2(A), and cartoon representations of the FRET process occurring in FSPNs⁃4⁃1 or FSPNs⁃4⁃2, along with their corresponding fluorescent spectra(B)[57]Copyright 2020， American Chemical Society.

Fig.6 Chemical structures and cartoon representations of M6, Rh6G, PAA, FSPNs⁃6⁃1 and FSPNs⁃6⁃2, along with the FRET process occurring in FSPNs⁃6⁃2(A) and CIE image of FSPNs⁃6⁃1 and FSPNs⁃6⁃2, as well as their fluorescence ink applications(B)[64]Copyright 2025， Wiley-VCH GmbH.

Fig.9 Chemical structures and cartoon representations of M9⁃1, M9⁃2, and FSPNs⁃9(A), and photographs and fluorescence intensity spectra of the reversible sol⁃gel transition of FSPNs⁃9 upon the irradiation at 420 nm/365 nm(B)[79]Copyright 2020， Wiley-VCH GmbH.

Fig.10 Chemical structures and cartoon representations of γ⁃CD, M10, and FSPNs⁃10(A), and photographs of the mixture solutions of M10 and γ⁃CD with an increasing proportion of γ⁃CD under 365 nm light(B)[80]Copyright 2022， Elsevier.

Fig.13 Chemical structures and cartoon representations of M13⁃1, M13⁃2, FSPNs⁃13, and the related fluorescent color transitions depending on the crosslinking degree[90]Copyright 2023， Wiley-VCH GmbH.

Fig.16 Chemical structures and cartoon representations of M16, FSPNs⁃16 and non⁃covalent cross⁃linker(A), and fluorescence response behavior of the network during the stretching process of FSPNs⁃16(B)[52]Copyright 2024， American Chemical Society.

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