地方综合性大学在化学师范生培养中面临理论与实践脱节、 实践平台单一、 思政融入表层化及创新素养培育机制欠缺等共性挑战. 深圳大学立足综合性大学的学科交叉与科研平台优势, 构建了“思政引领为魂、 实践贯通为核、 科研融合为翼、 协同保障为基”的“四位一体”培养体系, 并通过“价值-能力-创新”三维赋能, 探索出一条特色化改革路径. 该体系以党建统领推动思政教育深度融入课程、 实践与科研, 依托“智趣科学”公益平台构建“基础-场景-综合”三阶递进实践体系, 建立科研赋能教学、 教学反哺科研的双向转化机制. 近三年实践成效显著: 学生师德考核优秀率100%, 用人单位教学满意度95%, 平均就业率94%. 未来, 本专业将持续探索“人工智能+化学教学”融合模块, 联合粤港澳大湾区高校共建实践育人联盟, 完善毕业生跟踪反馈机制, 推动培养质量与基础教育发展需求同频共振.
通过建立中波紫外线(UVB)诱导的小鼠皮肤光损伤模型, 系统评估了芍药籽油乳液(PSOE)的光损伤修复作用. 采用Franz扩散池法比较了PSOE与纯芍药籽油(PSO)的皮肤渗透与滞留性能; 通过测定细胞内活性氧(ROS)水平评价了其抗氧化能力; 建立动物模型以观察皮肤愈合情况、 红斑程度及弹性变化, 并开展了组织病理学分析(HE与Masson染色)及分子检测(ELISA与免疫组化法检测TNF-α, IL-1β, IL-6和MMP-1表达). 实验结果表明, PSOE的皮肤累积渗透量比PSO提升约1.5倍, 皮肤滞留率提高约4倍; 其清除UVB诱导ROS的能力显著优于市售乳液(CE)及空白乳液基质(EB). 动物实验结果表明, PSOE处理组创面愈合率在第7 d达(92.31±3.53)%, 真皮层炎症细胞浸润减少, 表皮厚度恢复近正常水平, 胶原纤维密度增加. 分子检测结果表明, PSOE使TNF-α, IL-1β, IL-6及MMP-1的表达下调. 综上所述, PSOE可通过增强透皮递送、 抑制氧化应激、 减轻炎症反应、 促进胶原再生及调节基质代谢等多途径协同作用, 实现对UVB诱导皮肤光损伤的有效修复.
结合分子对接与分子动力学(MD)模拟方法, 探究了磷酸化三螺旋线性β-(1→3)-葡聚糖(TH-CP)与树突状细胞相关C型凝集素-1(Dectin-1)之间的相互作用机制. 研究结果表明, O6及O4,6位点的磷酸化修饰在Dectin-1表面引入了稳定的潜在结合位点, 使TH-CP能够与Dectin-1形成热力学上有利且结构稳定的复合物. 在潜在位点的3种识别方式中, 呈表位识别模式的复合物表现出显著的结合优势. 这主要源于表位识别构型下, TH-CP能够与潜在位点周围更多的氨基酸残基发生协同作用, 从而获得更强的范德华相互作用和静电相互作用. 此外, 磷酸基团中多个羟基可作为灵活的氢键供体和受体, 构建区别于经典位点的新型氢键网络, 使潜在位点介导的识别能力与未修饰β-(1→3)-葡聚糖在经典结合位点的识别能力相当.
首先通过固相合成方法制备了含有壳聚糖特异性结合结构域(ChiBD)的成纤维细胞生长因子模拟肽(CFAP1), CFAP1中的ChiBD序列能够与壳聚糖材料特异性地结合; 随后将CFAP1与甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖(CCSMA)按优化的比例共混, 通过光固化法制备了一种新型创面修复水凝胶——CCSMA@CFAP1水凝胶. 研究结果表明, CCSMA@CFAP1水凝胶对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的生长有明显的抑制作用, 并且具有突出的抗氧化特性. 同时, CCSMA@CFAP1水凝胶能够显著促进NIH-3T3成纤维细胞的黏附与增殖, 并上调细胞中Ⅰ型胶原蛋白(COL-1)和血管内皮生长因子(VEGF)的表达. 动物实验结果表明, CCSMA@CFAP1能够通过抑制过度炎症、 促进组织血管化和组织再生. 在修复264 h后, CCSMA@CFAP1组的伤口愈合率达到94.68%. 同时, CCSMA@CFAP1水凝胶具有良好的生物安全性. 本文研究结果可为相关材料在创面修复方面的应用提供理论和实践数据.
为模拟细胞外基质的动态黏弹性, 开发具有类似生物组织力学性能的人工材料已成为组织工程和再生医学领域的重要研究方向. 本文以葡聚糖和聚乙二醇(PEG)为高分子骨架, 通过醛基与苯甲酰肼间的动态酰腙键交联, 构建了一类具有可调黏弹性的水凝胶体系. 为深入理解并调控其力学行为, 系统考察了pH值、 组分比例、 聚乙二醇分子量及固含量等关键参数对凝胶黏弹性的影响. 结果表明, 在pH=5的酸性条件下凝胶形成速度最快(成胶时间约13 min); 氧化葡聚糖含量的增加有利于提高水凝胶的黏弹性, 表现为应力松弛加快[半松弛时间(τ1/2, s)最低为246 s]、 蠕变变形增大; 而PEG组分含量的增加则会降低水凝胶的黏弹性; 在 相同固含量下, PEG分子量的增大也有助于增强水凝胶的黏弹性. 得益于动态酰腙键的可逆断裂与重构特性, 该水凝胶具备优异的能量耗散能力, 在循环加载中表现出稳定的力学响应; 同时, 这种动态键合机制使其能够在室温下实现高效自愈合, 损伤界面在6 h内可完全消失. 此外, 该凝胶体系还展现出良好的剪切稀化行为与可注射性, 可通过细径针头顺畅挤注, 为其在微创植入与局部递送等生物医学场景中的应用提供了重要便利.
以氨基酸衍生物N-乙酰-DL-色氨酸(NDLT)为添加剂, 研究了其在碱性铝空气电池(AABs)电解液中的作用机制及对电池性能的影响. 通过析氢实验、 电化学测试、 全电池性能评估及微观形貌表征, 揭示了NDLT对铝合金阳极腐蚀行为与放电性能的调控机理. 结果表明, NDLT可在铝合金表面吸附形成致密的阻水保护膜, 有效阻隔电解液中水分子与铝表面的直接接触, 从而显著抑制铝的自腐蚀和寄生析氢反应(HER), 并改善铝阳极的放电行为. 同时, NDLT的吸附有助于构建均匀稳定的铝/电解液界面, 提高铝阳极的放电电位和电化学反应动力学性能. 在4 mol/L NaOH电解液中, NDLT的最佳抑制浓度为7 mmol/L; 此时, 铝阳极利用率可达88.3%. 全电池测试结果显示, 添加7 mmol/L NDLT后, 电池能量密度由空白电解液的1550 W·h/kg显著提升至3448 W·h/kg, 容量密度由1324.9 mA·h/g提高至2632.3 mA·h/g. 为提升碱性铝空气电池的耐用性与能量输出提供了一种绿色高效的电解液调控策略, 并为氨基酸衍生物类添加剂的设计与应用奠定了理论基础.
通过控制电沉积时间(x), 在钛网表面构筑了具有树突状枝晶铂催化剂(Pt x /Ti), 并以水为活性氢([H])源, 实现了对单烯烃大宗化学品中二烯烃杂质的高效清洁电催化选择性加氢, 探究了其在低电流密度区间的催化性能及反应机制. 结果表明, 当电流密度为-6.25 mA/cm²时, Pt1200 s/Ti电极表现最优, 丁二烯转化率达73%, 目标产物法拉第效率超75%, 且连续反应8 h后性能衰减低于3%. 反应动力学解析揭示了铂枝晶表面丁二烯选择性加氢反应机理: 在低电流密度(0~6.25 mA/cm²)下, 丁二烯优先吸附并与[H]结合生成丁烯; 在中等电流密度(6.25~10 mA/cm²)下, 过量[H]推动反应向丁烯过度加氢偏移, 导致选择性下降; 在高电流密度下, 过量[H]耦合生成H₂, 显著降低法拉第效率.
等离子体活化水(Plasma-activated water, PAW)的性能受液相中反应性物种组成及其协同作用影响显著, 而放电极性可在源头上调控能量注入方式及反应路径. 本文基于气液两相介质阻挡放电(DBD)体系, 在相同外加电压条件下比较了正、 负脉冲极性对PAW电学行为、 化学组成及灭菌性能的影响. 结果表明, 负脉冲放电的平均功率仅约为正脉冲的1/3, 但其制备的PAW在灭菌能力与能量利用效率方面均表现更优, 在14 kV条件下其单位对数减少值的能耗(EEO)值为17.2 kW·h·m-3·order-¹, 相比于正脉冲PAW(84.3 kW·h·m-3·order-¹)降低约79.1%. 通过荧光探针与定量分析发现, 两种极性条件下活性氧物种(ROS)生成量的差异较小(负脉冲仅低于正脉冲约6.7%), 而负脉冲条件下活性氮物种(RNS)浓度提高约12%. 进一步的机理分析表明, 富集的RNS通过促进亚硝酸根(NO2-)与双氧水(H2O2)耦合反应显著增强ONOOH的生成动力学, 从而在较低能量输入下实现更强的灭菌能力和更优的能量效率. 该差异归因于负脉冲较低的能量输入降低了气液界面水汽化程度, 提升了电子与氮分子(N2)的碰撞概率, 同时增强了负离子生成及液相溶解. 本研究为通过放电极性实现液相反应路径定向调控, 构建高能效PAW体系提供了新的物理化学依据与方法学思路.
考察了不同钼源、 硫源和水热条件对二硫化钼催化剂性能的影响. 结果显示, 以四水合钼酸铵作钼源, 硫脲作硫源, 水热温度为190 ℃时其催化性能最优, CO2转化率为13.7%, CH3OH选择性为82.0%. 对二硫化钼催化剂进行改性发现, Zn的引入可提高CO2加氢性能, 1%Zn/MoS2催化剂具有最优催化性能, CO2转化率为14.8%, CH3OH选择性为90.5%. 该催化剂在150 h内CO2转化率相对稳定, CH3OH选择性随反应进行逐渐提升并趋于稳定. 催化剂表征结果表明, 水热法合成的二硫化钼催化剂平均层数为5.5层, 层数较少; 而Zn的引入既增强了催化剂活化H2的能力, 提高了CO2转化率, 又增加了硫空位数量, 有利于甲醇的选择性生成.
通过旋涂法将具有高导电性与局域表面等离激元共振(LSPR)效应的Ti3C2T x 纳米片与金红石型TiO2纳米棒阵列复合, 构建了Ti3C2T x /TiO2肖特基结光电极. 通过X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征结果证实了Ti3C2T x 的制备及其在TiO2表面的均匀负载. 光电测试结果表明, 优化Ti3C2T x 旋涂体积后的复合材料(MT-200)在AM 1.5G光照条件下的光电流密度达到1.21 mA/cm2, 较纯TiO2提升了51.9%. 性能提升归因于Ti3C2T x 与TiO2界面形成的肖特基结有效促进了光生电荷的分离. 同时, Ti3C2T x 本身固有的LSPR特性为复合材料引入了等离激元激发性能, 其诱导产生的光热效应进一步加速了界面反应动力学与载流子传输.
提出一种新型复合描述符系统, 构建了一个高性能的含能材料分解温度预测模型. 首先根据基团贡献理论提出了分子结构描述符, 随后引入键解离能(BDE)作为关键补充参数, 量化化学键强度对热稳定性的影响, 最后通过RDKit软件生成了RDKit描述符, 并将这3类描述符整合构建为一个多维特征集. 将该特征集分别提交给随机森林(RF)、 支持向量机(SVM)及偏最小二乘(PLS)构建多个预测模型, 并进行了系统性比较. 其中, 使用随机森林构建的模型取得了最佳结果, 其预测性能优于文献报道结果, 表明所提出的复合描述符能够有效地捕捉影响分解温度的关键因素. 此外, 借助沙普利加法解释(SHAP)可视化技术对最优模型进行了解析, 为理解含能材料的热稳定性机理提供了有价值的数据洞察.
通过药物再利用策略, 筛选出靶向猴痘病毒(MPXV)A42R蛋白的潜在抑制剂, 以解决当前缺乏特异性抗猴痘药物的问题. 采用分子对接、 分子动力学模拟与分子力学/泊松-玻尔兹曼表面积(MM/PBSA)结合自由能计算等方法, 从ZINC数据库9803个小分子中筛选出6个与A42R具有良好结合能力的候选化合物. 其中, 带两个负电荷的ZINC000000538152结合能力最强(-236.3 kJ/mol), 其与A42R蛋白中富含精氨酸的结构域形成多个盐桥、 氢键和π-阳离子相互作用, 显著增强了结合稳定性. 此外, ZINC000003935130虽为中性分子, 但通过强范德华作用实现了次高结合强度(-102.7 kJ/mol), 大于另外3个带一个负电荷的化合物. 结论表明, 这6个化合物都是极具潜力的、 可被再利用为A42R抑制剂的候选物, 因为它们的存在阻断了A42R与肌动蛋白或磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)的结合, 从而抑制病毒扩散.
提出并验证了一种基于二次化学刻蚀宽范围调控折射率并获得超低折射率的新策略. 首先, 采用多靶磁控共溅射技术制备Ag纳米线阵列-SiO2复合超材料薄膜, 经过一次化学刻蚀工艺去除金属相从而构建了纳米空气柱阵列-SiO2复合超材料薄膜, 引入二次化学刻蚀实现了对纳米空气柱阵列直径的扩孔以增大孔隙率, 获得了具有超低折射率(<1.2)的超材料薄膜. 利用光谱型椭偏仪和扫描电子显微镜对薄膜的光学性能与微观结构进行了表征, 并基于各向异性有效介质理论(EMA)模型对椭偏参数Ψ和Δ进行拟合, 得出孔隙率与各向异性折射率的对应关系, 明确了一次刻蚀可实现的最低折射率水平. 探讨和总结出二次刻蚀时间与刻蚀液浓度对折射率变化的影响规律. 所提出的超低折射率调控方法具有良好的工艺可重复性, 实现了寻常折射率在1.367~1.159之间, 异常折射率在1.392~1.191宽范围内的可控制备.
电致化学发光(ECL)生物传感因具有高灵敏度、 低背景信号和优良的可控性等特点, 在生物医学分析和临床诊断中展现出巨大的应用潜力. 然而, 传统界面材料组装时普遍存在信号分子易泄漏、 抗生物污染能力不足和痕量目标物信号放大能力有限等问题. 垂直有序介孔二氧化硅薄膜(VMSF)作为一种新型纳米结构材料, 凭借其高度有序、 垂直排列的纳米通道结构, 以及独特的尺寸筛分效应、 电荷选择性、 高比表面积和易修饰性, 为构建新一代高性能ECL生物传感提供了理想界面. 本文探讨了VMSF的结构特性、 主要制备方法及在ECL生物传感中的界面功能化组装策略, 总结了VMSF在小分子、 肿瘤标志物、 核酸、 药物及细胞检测等领域的最新应用进展. 最后, 结合当前研究面临的挑战, 展望了基于VMSF的ECL生物传感未来研究方向.
核壳结构复合催化剂具有不同功能组分非均匀分布的特征, 可通过空间分区对化学反应微环境进行精细调控, 因此在工业催化中具有广泛应用. 3D打印技术凭借结构可定制化的独特优势, 能够精准构筑具有多级孔道结构的自支撑催化剂; 其中同轴3D打印通过多通道墨水同步共挤出与可控沉积, 可一步实现多材料空间定向分布, 在核壳结构复合催化剂精确构筑与高效加工方面富有潜力. 本文综合评述了同轴3D打印核壳结构复合催化剂在设计制备及应用方面的研究进展, 系统阐述了同轴3D打印的工作原理、 同轴喷头的结构设计及3D打印墨水的配方体系; 还总结了3D打印核壳催化剂在机动车尾气净化、 液态有机污染物催化转化及挥发性有机化合物催化燃烧等领域的应用进展, 讨论了现阶段技术挑战及未来重点研究方向, 为新型核壳结构复合催化剂的工程化应用与高性能化开发提供了借鉴.
在材料基因工程的背景下, 基于数据驱动的机器学习技术作为一种强大的新型工具, 在材料热膨胀性能研究领域受到了广泛关注. 机器学习能够绕过复杂的实验过程与理论计算, 通过建立描述符与热膨胀性能间的关联, 以较低成本快捷地实现材料热膨胀性能的预测, 有效弥补了传统实验试错法和基于密度泛函理论的方法存在的时间成本高、 效率低等不足. 本文简述了机器学习的基本流程与方法, 并重点阐述其在材料热膨胀性能研究中的应用进展. 传统机器学习领域已实现从热膨胀系数单目标预测到引入特征重要性分析解析机制、 结合特征选择优化模型, 再到多性能关联多目标预测的逐步深入. 在机器学习原子间势方面, 研究了通过构建原子尺度势能函数驱动分子动力学模拟, 进而揭示热膨胀行为的微观机制. 这些应用加速了负热膨胀材料的设计筛选, 深化了机理理解. 最后, 分析了机器学习在材料热膨胀性能研究中亟待解决的问题, 并据此展望了未来的研究方向与发展趋势.
主客体化学作为超分子化学的核心领域, 凭借主客体之间动态可逆的非共价相互作用赋予体系独特的刺激响应性, 在智能材料构建中展现出广阔的应用前景. 通过引入AIE荧光团对超分子单体进行功能化改性是赋予超分子聚合物光学传感与生物成像功能的重要方法. 本文综合评述了基于主客体作用力的聚集诱导发光(AIE)活性超分子聚合物的主要合成策略, 阐述了基于5类经典主体大环构筑的组装体系及其应用现状, 并深入探讨了该类聚合物在精准制备、 原位表征及实际应用中所面临的挑战.
近红外二区(NIR-II, 1000~1700 nm)染料因具有更强的组织穿透能力、 更低的光散射以及更弱的组织自发荧光干扰, 已成为活体荧光成像领域的研究热点. 在多种聚集态体系中, J-聚集体通常由染料分子以“头尾相接”或“滑移堆积”的方式有序排列, 导致吸收与发射光谱发生显著红移, 为获得NIR-II发射提供了有效策略. 近年来, 研究者报道了多种氟硼二吡咯亚甲基(BODIPY)衍生物, 可通过分子设计与自组装构筑具有优良光物理性质的NIR-II区J-聚集体, 其核心构筑策略在于通过引入空间位阻、 调控电子效应或构建非共价相互作用网络, 有效阻断骨架间的H-面对面堆积, 进而诱导并稳定高度有序的J-型滑移堆积. 本文综合评述了基于BODIPY的NIR-II J-聚集体在分子设计与合成、 自组装行为与结构调控方面的研究进展, 并总结了其在生物成像、 光热治疗(PTT)、 光动力治疗(PDT)及光诊疗一体化等生物医学应用中的最新进展. 此外, 讨论了该类BODIPY染料目前面临的各种挑战及未来发展机遇.
对细胞器及其微环境的时空动态分析是理解细胞生命活动的关键. 传统荧光染料存在高浓度猝灭及光稳定性差等局限, 难以满足长时程、 高信噪比的活细胞成像需求; 基于此, 聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)材料被开发并展现出独特优势.本文系统总结了AIE分子探针的设计策略及其在线粒体、 溶酶体、 脂滴、 细胞膜、 细胞核、 内质网和高尔基体等细胞器成像方面的应用, 分析了超分辨成像、 近红外AIE探针的分子设计、 跨物种成像、 逻辑响应和毒性评估等方面所面临的挑战, 并展望了AIE分子探针细胞器成像的未来发展.
通过压力诱导静电组装的方式构建了一种可作为“延迟荧光模板”的簇发光材料. 阴离子聚丙烯酰胺(APAM)与聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)的静电复合物在压力作用下形成块体材料. 材料中胍基与羧酸根、 酰胺基团之间通过静电和氢键作用紧密结合, 通过空间作用表现出簇发光. 由于嵌入其中的荧光染料能够与两种高分子中的任意一种发生静电作用或极化作用, 不同类型的染料分子被引入该材料后, 均表现出延迟荧光, 如模板一样激活任意荧光分子的延迟荧光性能. 通过将不同荧光染料嵌入模板中, 可实现动态磷光防伪. 本文研究结果为延迟荧光的实现与应用提供了新的思路与平台.
外科手术作为治愈重大疾病的主要手段, 在临床治疗中具有重要价值. 然而, 传统手术方式主要依赖外科医生的视觉观察与经验判断, 在病灶边界识别和切除过程中易出现偏差, 可能导致术后并发症. 因此, 开发具有高灵敏度与高特异性的手术导航工具已成为现代医学领域亟待解决的关键问题. 荧光成像技术因其非侵入性、 高灵敏度、 操作简便以及可实时在分子层面检测生物分析物等优势, 已成为手术导航强有力的工具. 荧光探针作为荧光成像的分子基础, 受到了广泛关注. 尽管已经有结构多样的荧光探针被开发, 但目前的荧光探针普遍存在聚集状态荧光易猝灭、 光稳定性差及波长较短等不足. 聚集诱导发光(AIE)探针凭借其明亮的聚集态发光、 优异的光稳定性和广泛可调的发射波长等特性, 正成为该领域新的研究热点. 本文综合评述了近年来AIE探针在手术导航方面的研究进展, 着重探讨其分子设计策略及具体实施案例, 并依据发射波长将其分为可见光/近红外一区与近红外二区两类进行阐述. 最后, 对AIE探针在手术导航领域的未来发展趋势与应用前景作出了展望.
圆偏振发光(CPL)材料在三维显示、 信息存储与手性传感等领域具有巨大潜力. 螺旋聚苯乙炔衍生物具有螺旋结构动态可调、 侧基易于功能化等特点, 是构筑智能CPL材料的理想体系; 其螺旋构象的精准调控及有序自组装是实现高性能CPL与功能集成的关键. 本文综合评述了螺旋聚(3,5-二取代苯乙炔)体系的研究进展, 重点阐述其通过分子内相互作用调控螺旋构象并实现圆偏振发光可逆转换的机制, 总结了该类聚合物通过自组装形成液晶相及二维纳米结构等超分子策略, 从而实现圆偏振发光信号放大的有效途径. 这些工作为实现从螺旋聚合物到宏观手性光功能材料的可控构筑提供了重要的方法与思路. 本文还介绍了聚(3,5-二取代苯乙炔)的CPL在手性识别检测和力致荧光变色等功能材料中的应用. 最后, 总结了当前该类材料在侧基功能拓展、 固态器件制备及性能综合优化等领域面临的挑战, 并对未来发展方向进行了展望.
聚集诱导发光(AIE)分子为固态有机发光材料的应用与开发提供了新路径. 然而, 溶液态AIE体系的发光效率受限于其分子内运动导致的非辐射跃迁衰变, 通过构建“限域”环境能够有效抑制其非辐射衰减通道, 从而实现发光增强. 目前, 实验上调控发光的限域环境多样, 且发光调控机制不同, 但其微观机制尚不清楚. 本文综合评述了近年来多尺度理论模拟揭示不同限域环境中AIE发光增强机制的研究进展. 系统阐述了不同限域环境[如无定形聚集、 (共)结晶、 高压、 主客体包合、 细胞膜及光化学反应]对分子构象、 分子堆积、 电子结构及激发态动力学的调控规律, 阐明了分子结构、 限域环境与发光性能之间的构效关系, 从理论上揭示了限域诱导发光增强的微观机制, 为高性能AIE材料的设计与性能调控提供了理论依据, 有助于推动其在光电、 生物成像及传感等领域的应用.
原位高灵敏精准肿瘤传感技术对于癌症的早期诊断与治疗具有重大意义. 其中, 基于肿瘤标志物的荧光传感凭借其灵敏度高、 操作简便及原位实时检测等优势受到广泛关注. 实现高质量的肿瘤荧光成像从根本上依赖于高性能的发光探针, 而开发具有优异组织穿透深度和超高响应灵敏度的近红外二区(NIR-II)荧光探针为此提供了一条极具前景的解决路径. 本文报道了一种具有聚集诱导发光特性的近红外二区荧光探针4,4'-{6,7-二(噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉-4,9-二基}双{N,N-二甲基-N-[4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苄基]苯胺鎓}(TQT-Bpin), 其能够特异性响应肿瘤内过表达的过氧化氢, 从而原位激活近红外二区荧光发射. 该探针展现出卓越的灵敏度与特异性, 能够实现对肿瘤区域过氧化氢的实时、 原位、 响应性传感与成像, 并表现出超大的斯托克斯位移(320 nm)、 良好的选择性(检出限低至3.6 μmol/L)及优异的稳定性. 这种集深度组织穿透、 高灵敏度及原位响应能力于一体的近红外二区探针为肿瘤早期检测提供了新策略.
光学可视化是一种高灵敏度、 非侵入且简便的原位监测本体聚合过程的方法. 本文合成了一种基于9,14-二苯基-9,14-二氢二苯并[a,c]吩嗪(DPAC)的分子, 利用其在不同微环境下独特的激发态构象响应能够监测体系内的微观动态变化. 在甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合过程中, 体系从液态单体逐渐转变为固态聚合物. 伴随这一过程, DPAC的荧光从红色转变为蓝色, 反映了局部黏度增加与分子运动受限; 随后, 磷光逐渐增强且寿命延长, 表明聚合物网络刚性逐步上升. 通过基于比率荧光与磷光的双通道监测, 该策略实现了本体聚合过程的可视化追踪.
历经20多年的发展, 聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE) 已成为一个中国科学家引领的新兴科学领域. 随着全球化石能源的日益枯竭, 人类对源于天然的材料需求和高效利用正日益激增. 天然AIE发光材料具有原料易得、 成本低、 生物相容性好及种类丰富等优点, 近年来引起了更多的关注. 这些天然AIE材料已成功应用于化学传感、 生物成像、 食品检测及肿瘤诊疗等领域中. 尽管如此, 大多天然AIE发光材料面临结构不易修饰、 发光效率低、 功能化有限及开发不充分等诸多问题, 其应用受到限制, 对其功能化开发的研究有待深入. 基于此, 本文首先概述了AIE的发光机理, 随后按照生物碱、 黄酮、 香豆素和萜等分类, 重点对天然AIE发光材料的发光性质、 结构改性等进行了分析总结, 并对其发光机理及应用展开讨论, 最后对该领域的发展机遇和前景进行了展望.
聚集诱导发光(AIE)镧系配合物结合了镧系离子独特的光物理性质与AIE特性, 在多个领域具有应用价值. 然而, 迄今尚未有文献对该领域的研究进展进行系统梳理. 本文基于镧系中心数目总结了AIE镧系配合物的研究进展, 并阐述了其作用机制及在刺激响应和生物成像等领域的应用. 最后, 简要探讨了AIE镧系配合物当前面临的挑战及未来研究方向.
厚膜有机发光二极管(OLED)是由一层厚膜同时行使载流子传输与发光功能的器件, 在简化制备工艺和提升工作稳定性方面优势显著. 然而, 要获得高效的非掺杂厚膜OLED器件, 发光材料必须兼具平衡的双极载流子传输特性, 高固态发光效率和高激子利用率, 对发光材料的设计提出了更高的要求. 本研究选取2个代表性的双极聚集诱导延迟荧光(AIDF)材料应用于此类器件的制备. 基于这些材料制备的厚膜器件表现出优异的电致发光性能, 具有启亮电压低(约2.5 V), 外量子效率高(达19.8%), 以及高亮度下效率滚降非常低等优点. 此外, 厚膜器件的工作寿命比薄膜器件提升了2倍以上. 这些厚膜还可以敏化窄光谱多重共振发光材料来制备高效率、 高色纯度、 结构简化的厚膜超荧光OLED器件. 以上结果表明, 该双极AIDF材料是制备简易厚膜OLED器件的有潜力的候选材料. 本研究为开发高效稳定的OLED器件提供了一个新策略.
圆偏振发光(Circularly polarized Luminescence, CPL)材料在三维显示、 信息加密以及生物成像等领域展现出广阔的应用前景, 近年来备受关注. 其中, 发光不对称因子(glum)是衡量CPL材料的关键参数. 如何有效地提升glum, 不仅是当前研究的核心问题之一, 也是推动CPL技术走向实际应用的重要前提. 研究表明, 基于非手性聚合物与手性掺杂剂的共组装策略能够诱导形成有序的螺旋超分子结构, 从而显著放大CPL响应, 并在不改变聚合物主体结构前提下实现对CPL性质的精准调控. 本文综合评述了非手性聚合物共组装CPL材料的最新研究进展, 并根据手性来源不同, 将体系划分为手性小分子共组装、 手性高分子共组装以及手性对称性破缺共组装3类, 重点围绕其共组装机理与构效关系研究展开了评述. 此外, 进一步概述了该类材料在光电器件中的应用与探索, 并讨论了当前面临的主要挑战与未来的发展方向. 本文旨在为新型高性能CPL材料的设计与开发提供有价值的参考与思路.
传统有机发光材料在聚集态下常因π-π堆积导致荧光猝灭, 严重制约了其固态应用性能. 聚集诱导发光现象(AIE)的发现为解决这一难题提供了革命性思路, 但聚集诱导发光小分子仍存在功能单一、 结构调控性有限等问题. 因此, 将聚集诱导发光单元与具有精确三维拓扑结构的树枝状分子相结合, 发展聚集诱导发光树枝状分子, 成为实现高效固态发光、 多功能集成及智能响应的重要策略. 本文综合评述了该领域的最新进展, 重点聚焦以四苯基乙烯和9,10-二苯乙烯基蒽为核心代表的两类体系. 通过分析其可控合成策略、 多尺度结构表征方法及构效关系, 揭示了树枝状分子骨架的精确结构如何通过限制分子内运动显著提升荧光量子产率、 调控发光颜色, 并赋予材料优异的聚集诱导发光性能. 评述了引入轮烷单元实现的动态响应特性, 及其在人工光捕获系统、 圆偏振发光和智能信息加密等方面的创新应用. 聚集诱导发光树枝状分子通过结构精确设计, 不仅能有效克服聚集导致的荧光猝灭效应, 更能实现发光性能的调控与多重功能的协同集成. 最后, 探讨了该领域在精准合成、 动态行为机理解析及生物医学应用转化等方面面临的挑战, 展望了未来发展趋势, 为新一代高性能、 智能化发光材料的设计与开发提供了重要参考.