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唐本忠院士团队和浙大张兴宏教授团队《Materials Horizons》综述:聚合诱导发光(Polymerization-Induced Emission)
2020-01-06  来源:高分子科技

  2001年,香港科技大学、华南理工大学唐本忠院士课题组首次发现并提出了聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission, AIE)概念,颠覆了传统认识,之后相关研究与应用得到了蓬勃发展,至今,已开发了具有极其广泛和重要应用价值的AIE新材料。作为聚集诱导发光材料的一个重要发展方向,非共轭荧光聚合物(Non-conjugated luminescent polymers,NCLPs)近年来逐渐得到了很多研究者的广泛重视。

  近日,香港科技大学唐本忠院士(通讯作者),浙江大学张兴宏教授(通讯作者),中北大学刘斌博士(第一作者),香港科技大学张浩可博士(共同一作)等在Materials Horizons上总结了近年来非共轭荧光聚合物的研究进展,讨论了聚合对所得聚合物材料发光性能的影响,归纳提出了聚合诱导发光(Polymerization-Induced Emission,PIE)

图1. 典型的聚合诱导发射基团。

  作者根据已报道的非共轭荧光聚合物的结构,将它们归纳为含苯环和不含苯环两类。针对含苯环的非共轭荧光聚合物,分别从聚合物的拓扑结构、聚集态结构及分子量三个方面总结了聚合物结构对荧光性质的影响;针对不含苯环的非共轭荧光聚合物,主要从诱导簇产生的直接原因展开讨论,结合诱导聚合物发光的杂原子基团种类(含叔胺结构、氰基结构、羰基结构、亚砜、砜、硫酰胺、醚),从空间位阻、氢键效应、配位效应等角度概述了此类非共轭荧光聚合物的发光机理。总体上,通过杂原子或苯环的空间共轭产生电子离域,实现了电子的n-π* 、π–π*跃迁,诱导簇发光。总结了聚合诱导发光的特征,引出对此类聚合物中“簇”(概念、形成方式、尺寸、分布等)的进一步思考,提出此类“簇”结构和机制研究的困难和可能方向。

图2. 聚合诱导发光示意图。(A)PIE聚合物的聚合反应:连锁聚合提供侧基PIEgens;逐步聚合提供主链PIEgens或者新的PIEgens;(B)具有典型空间共轭PIEgens的详细PIE示意图。

  所提出的聚合诱导发光特征如下:

  1)非共轭荧光聚合物荧光的产生以及强度依赖于聚合度,同时也是簇产生的基本条件;

  2)聚合物结构的多样性(构型、构象、拓扑结构、分子量、分子量分布和聚集态等)赋予了荧光发射的多样性。

  因此,基于近20年来不断涌现的新聚合方法和新的聚合物,聚合诱导发光有望进一步扩展AIE的疆界,将AIE概念应用扩展到通用聚合物材料中。

  文章链接:https://doi.org/10.1039/C9MH01909J

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