【Aggregate】自报告狄尔斯-阿尔德网络:利用低添加量荧光探针(<0.8 wt%)实现反应转化率(幂律指数6.7–6.8)与热历史的可逆跟踪
基于动态共价键(如呋喃-马来酰亚胺)的狄尔斯-阿尔德(Diels–Alder)动态聚合物网络在“按需循环回收”与可再加工的可持续热固性材料领域已成为主流研究方向。然而,材料在加工或局部自修复过程中的热历史改变会导致交联密度发生持续数天甚至数周的临时波动,现有红外光谱等传统分析手段在原位、无损及高灵敏度检测局部反应转化率方面存在明显的性能瓶颈;此前将四苯基乙烯双马来酰亚胺(TPE–M2)作为唯一交联剂的研究导致荧光发光团用量高、成本昂贵且难以工业放大,且尚未证实微量探针在经历聚合物解聚相变后其荧光响应是否依然完全可逆。针对上述瓶颈,本文旨在将极低添加量(< 0.8 wt%,0.5–2 mol%)的TPE–M2作为通用型自报告荧光添加剂引入可扩展的狄尔斯-阿尔德网络中,实现对网络反应转化率与热历史的可逆光学监测,为动态共价聚合物的加工、自修复及回收过程提供一种无损、高灵敏度的原位检测方法。
【PNAS】大视野和高分辨兼得!LD-2P-FLIM突破荧光寿命成像吞吐量提升超200倍
神经科学研究急需在大尺度、高时空分辨率下对脑功能进行多参数和定量测量。然而,传统两光子显微成像长期受到有限视野、时间分辨率与成像面积之间的权衡,以及荧光强度记录无法精确定量的制约。为了解决这一难题,研究团队推出了大视野双区域两光子荧光寿命成像显微镜(LD-2P-FLIM)。该系统基于商用光学组件,融合分段扫描自适应光学(AO) 技术、时间复用(TM) 架构与定制化FPGA解复用模块,在实现3 × 3 mm²(9 mm²)大视野与全局0.7 μm均匀横向分辨率的同时,将荧光寿命成像(FLIM)的数据吞吐量提升至15.73 Mpixels/s,相比传统时间相关单光子计数方法实现了超过200倍的速度飞跃。该系统成功应用于双大脑半球神经元动态监测、生理及病理状态下的神经血管偶联记录、小胶质细胞损伤响应追踪以及活体大脑大规模神经元群体的定量钙浓度成像,为深入理解复杂脑网络与疾病机制提供了强有力的定量观测手段。
【Adv.Funct.Mater.】外部量子效率达31.8%且寿命超12000小时!外围多硅修饰策略突破绿光MR-TADF OLED性能瓶颈
有机发光二极管发光材料的效率、色纯度与运行稳定性是决定显示性能的核心指标。多重共振热激活延迟荧光(MR-TADF) 材料凭借窄带发射和高发光效率在高清显示领域展现出巨大的应用潜力。本研究提出了一种外围多硅基团功能化策略,通过在单硼MR-TADF骨架外围引入大体积的1,3-双(三苯基硅基)苯(BTPSP) 基团,开发出全新的高效绿光发光材料BN-I2S。该分子在保持固有窄带光谱特性的同时,显著提升了热稳定性与水平过渡偶极取向比例。基于该材料制备的敏化电致发光器件实现了31.8%的最大外部量子效率,在1000 cd/m²初始亮度下的LT80运行寿命达到12087小时,比对比分子提升了2.2倍,为兼具高效率、高色纯度与长寿命的OLED发光材料设计提供了实用途径。
【Adv.Funct.Mater.】港中深唐本忠院士、华南理工赵祖金|空间共轭折叠构型助力TADF材料实现27.7%外量子效率
有机发光二极管(OLED)技术在显示和照明领域的应用日益广泛,然而开发高效且稳定的纯有机红光热激活延迟荧光(TADF)材料一直是该领域的重大挑战。本研究突破了传统的通过化学键共轭的线性分子设计思路,提出了基于折叠构型的空间共轭策略。研究团队将喹噁啉-6,7-二碳腈作为电子受体,双([1,1’-联苯]-4-基)胺作为电子供体,通过具有空间共轭特性的联苯二聚体桥连,成功合成了三种新型红光TADF分子。该类分子借助紧密堆积的折叠骨架,显著限制了分子内运动并抑制了非辐射跃迁。实验与计算表明,引入强吸电子基团能够进一步下移轨能级并加速反间系跨越过程。基于此类材料制备的红光OLED器件,在624 nm发射峰下实现了高达27.7%的最大外量子效率,同时有效缓解了高亮度下的效率滚降问题,为设计高性能红光发光材料开辟了全新途径。
【ACS Nano】天津大学孟舒献|发光波长红移60nm且抑瘤率超90%!分子间非共价锁策略开启高效肿瘤光诊疗新途径
光诊疗制剂的传统研发往往依赖于繁琐多步的有机合成。天津大学研究团队提出了一种分子间非共价锁策略,将聚集诱导发光分子与聚集导致猝灭分子通过超分子作用力巧妙结合。该策略避免了复杂的化学修饰,使组装体系实现了荧光强度提高2倍、发射波长红移60 nm以及Ⅰ型活性氧生成路径的激活。此外,非共价锁诱导分子紧密排列,形成了独特的梭形纳米组装体。动物实验表明,该纳米制剂具备优异的肿瘤富集与长滞留特性,单次给药后配合光照即可实现超过90%的肿瘤抑制率,且生物安全性良好。
【Langmuir】山东理工大学邢令宝|能量传递效率达79.7%!水相人工光采集系统实现ROS路径精准切换与93%高产率偶联
山东理工大学邢令宝教授团队通过超分子静电共组装策略,成功构建了一种可精准调控活性氧生成的纯水相级联人工光采集系统。该系统利用不同磺酸根取代密度的四苯基乙烯衍生物与超支化聚乙烯亚胺共组装,结合双受体分子实现了高效的两步级联能量传递,总能量传递效率高达79.7%。研究首次揭示了能量传递驱动活性氧由单线态氧向超氧阴离子自由基的选择性切换机制,并在纯水环境中实现了无过渡金属催化的有机磷与硫醇交叉脱氢偶联反应,目标产物产率最高达到93%。该成果为水相绿色光催化体系的设计提供了全新思路。
【Sensor. Actuat. B-chem.】降低给体的给电子能力就能提升荧光分子的化学稳定性?这款线粒体靶向荧光探针具有共轭双键但是不怕ROS的氧化
针对水体中苯乙烯及其同分异构体与结构类似物难以快速现场辨识的难题,研究团队开发了一种基于探针权重数据融合的交叉响应比率荧光传感器阵列技术。该技术结合双探针单元与通道权重分析,融合流形学习与线性判别分析工作流,在0.001–2 mg/L的线性范围内实现了苯乙烯及其七种结构类似物的定量检测与精准区分,最低检出限达到0.001 mg/L。该研究为水环境中复杂同系物污染物的现场快速初筛与风险预警提供了创新的技术方案。
【Adv.Funct.Mater.】港中深唐本忠院士等|活性骤升210倍、抑瘤率达84%!新型AIE光敏剂靶向降解CAIX引发肿瘤细胞铁死亡
本文报道了一项克服光动力疗法耐药性的突破性研究。香港中文大学(深圳)唐本忠院士及合作团队设计并合成了一款具有苯磺酰胺尾翼的聚集诱导发光光敏剂(TBC)。该分子能特异性结合肿瘤细胞膜表面过度表达的碳酸酐酶IX(CAIX),并在光照下促使其原位光降解。这种光降解过程有效地缓解了肿瘤缺氧微环境,同时诱导了细胞内酸中毒,并大幅提升了活性氧水平与脂质过氧化。这一双重机制打破了缺氧导致CAIX上调并引发光动力疗法耐药的恶性循环,成功触发了强效的细胞铁死亡。在体内实验中,该策略实现了高精度的肿瘤光动力治疗与抗肿瘤免疫激活,抑瘤率高达84%,为解决缺氧肿瘤的治疗耐药问题提供了全新思路。
【Angew. Chem.】华东理工田禾院士、曲大辉|可调“质子水库”实现非平衡超分子组装动态可视化,荧光量子产率跨越1.7%–71.9%!
生命的维持依赖于化学燃料驱动的耗散组装过程。研究团队提出了一种可调控质子水库策略,将化学燃料消耗与荧光组装基块的结构进行解耦。该系统以酯化与水解反应循环为基础,实现了对体系酸度的时序编程控制。组装体的荧光量子产率在1.7%至71.9%之间宽幅可调,辐射发光涵盖蓝、绿、白、黄多色转变。通过改变羟基底物结构,体系的掩蔽酸时间可在0至250分钟内精确设定,酸释放周期控制在10至120分钟。该耗散组装体系不仅能以荧光信号实时可视化监测反应进程,还成功将亲核取代反应产率由17%提升至70%,为开发智能自适应材料提供了新的思路。
【Small】河南科技大学庞新厂|精准捕捉pH 6.8感染临界点!阶梯式AIE水凝胶实现伤口实时精准诊疗并减少41.3%抗生素用药
在细菌感染性伤口的临床管理中,如何精准判断感染消退并及时停止抗生素使用一直是巨大挑战。针对这一难题,研究团队开发了一系列具有阶梯式酸碱响应特性的聚集诱导发光(AIE)水凝胶薄膜。该系统通过分子工程将三种不同酸解离常数(pKa分别为5.8、6.0和6.8)的磺酰胺功能化AIE荧光分子嵌入两性离子水凝胶基质中,实现了将伤口微环境的微小酸碱度波动转化为清晰的荧光开关信号。研究表明,pH 6.8处的荧光熄灭可以作为伤口由炎症期向增殖期转化的关键光学标志物。在荧光信号的实时指导下,响应式抗生素停药策略在确保伤口高质量愈合的同时,成功减少了41.3%的抗生素用量,为感染伤口的精准诊疗与抗生素管理提供了全新的闭环解决方案。
【JACS】复旦大学张凡课题组|激发1320 nm红外光!发光效率达20.7%:键长工程调控过渡金属掺杂纳米晶的二区近红外吸收与发射
本研究开发了一类基于过渡金属镍离子(Ni²⁺)掺杂的二区近红外(NIR-II)荧光纳米探针,首次实现了通过键长工程在无稀土体系中对吸收与发射光谱的连续可调。研究团队利用镍离子的d–d电子跃迁机制,将其同时作为敏化剂与激活剂,通过调控不同氟化物基质中的Ni–F键长,将吸收峰从1318 nm精准红移至1414 nm,发射峰从1620 nm红移至1780 nm。优化后的NaMgF₃.6%Ni@NaMgF₃核壳结构纳米晶在1320 nm激发下的荧光量子产率达到了20.7%。该探针在组织穿透深度与多重活体成像的信噪比方面展现出显著优势,为下一代生物成像与光子学应用提供了全新的无稀土材料平台。
【JACS】中科院吴凯丰|打破正交结构局限!中等二面角兼顾强CT吸收,构象锁定将三重态产率从10%提升至60%
中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰研究员与朱静怡副研究员团队,以包含四个咔唑给体和一个苝二酰亚胺受体的纯有机五聚体分子(PBI-4Cz)为模型,揭示了自旋-轨道电荷转移间交叉(SOCT-ISC)过程中的竞争机制。研究发现,利用中等给受体二面角(约66°),分子可同时实现强的电荷转移吸收与高效的三重态生成。通过降低温度或引入固态聚合物基质锁定分子构象,能够显著抑制竞争性的单线态电荷重组通道,将三重态生成产率从10%大幅提升至60%。利用这一特性,团队成功演示了基于红光激发的三重态-三重态湮灭光上转换,实现了0.70 eV的大反斯托克斯位移。
【JACS】250℃加热6天依然稳定!全六元环BN[7]螺烯刷新长波长窄带圆偏振发光纪录
圆偏振有机发光二极管在下一代三维显示与手性光电子学领域展现出广阔的应用前景。然而,如何在长波长发光区域同时实现高色纯度窄带发射与高构型稳定性,一直是手性有机发光材料面临的关键难题。研究团队通过邻位硼氮拓扑工程,首次成功构建了一种全六元环稠合的BN[7]螺烯分子。该分子巧妙地将五元环移至分子外围,不仅维持了多重共振典型的短程电荷转移特性,实现了半峰宽仅为23 nm的黄色窄带荧光,更赋予分子高达48.28 kcal mol⁻¹的构型反转能垒。固体粉末在250 ℃高温下持续加热6天后,其光学纯度与发光性能保持不变。基于该发光体制作的手性器件在572 nm处实现了半峰宽为29 nm至30 nm的窄带电致发光,最大外量子效率达26.3%,刷新了长波长螺烯基器件的半峰宽纪录。
【JACS】250℃加热6天依然稳定!全六元环BN[7]螺烯刷新长波长窄带圆偏振发光纪录
韩国基础科学研究院(IBS)的Mu-Hyun Baik团队开发了一种基于H8-BINOL的模块化合成路线,成功制备了一系列具有D4对称性的手性酞菁及其金属配合物。研究人员利用外围取代基的立体位阻调控,实现了对分子固态及溶液态聚集行为(包括H型聚集、J型聚集以及无聚集状态)的理性设计。结合单晶X射线衍射分析,团队证实了分子在自组装过程中形成了具有明确左手螺旋结构的J型纳米纤维。这种超分子堆积不仅赋予体系窄带近红外发光特性,更将圆偏振发光不对称因子(g_{lum})提升至0.01。值得注意的是,该体系的圆偏振发光信号在低至500 nM的纳米摩尔浓度下仍可被有效检测,展现出极高的手性光学效率与应用潜力。












