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【Chem. Sci.】100小时长时间稳定，颜色可调而且可抗菌，单组分共聚物有机长续航发光材料 ​

总结 ​

本研究成功开发了一种高稳定性、颜色可调的有机长持续荧光材料，通过在单分共聚体系中实现有效的电荷转移，该材料在大气下能够实现超过100小时的长持续荧光，并且在可见光照射下展现出显著的抗菌活性。

摘要 ​

研究人员通过在非共轭聚合物骨架上固定电子给体DMB（N,N-二甲基-4′-乙烯-[1,1′-二苯基]-4-胺）和电子受体团DPPO（二苯基(4-乙烯基苯)磷酸酯），实现了通过空间电荷转移（TSCT）机制在单组分共聚体中获得高稳定性的有机长持续荧光（OLPL）材料。该共聚体不仅能够在大气条件下保持超过100小时的稳定OLPL，而且能够在可见光照射下有效消灭至少78.24%的大肠杆菌（Escherichia coli），展现出显著的抗菌性能。此外，研究还发现该共聚体系统能够通过调整DMB和DPPO的比例来调节荧光颜色，实现了色彩可调的OLPL。这一研究为开发高稳定性的OLPL材料提供了新的方法，并有望推动OLPL在生物领域的应用。

观点 ​

  • 多组分与单组分系统的比较：传统的基于双电层（exciplex）的OLPL材料通常依赖于多组分系统，这些系统在惰氧条件下进行电荷运输和复合，容易出现相分离和严格的操作条件限制，不利于长期应用。而本研究通过单组分共聚体系统实现了高稳定性的OLPL，有效避免了上述问题。

  • 空间电荷转移（TSCT）的作用：TSCT机制在非共轭聚合物骨架上的电子给体和电子受体团之间实现了有效的电荷转移，构建了一个刚性的环境以隔离氧气和抑制非辐射衰减，从而实现了稳定的双电层基OLPL。

  • 共聚体的设计与合成：研究者通过自由基聚合法合成了三种共聚体PDD-99、PDD-199和PDD-299，以及同源聚合体P-DPPO，通过核磁共振（NMR）光谱、凝胶排阻色谱（GPC）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术对其结构进行了表征。

  • 光物理性质的研究：通过稳态光荧光（SSPL）和长持续荧光（OLPL）的研究，发现共聚体在不同溶剂极性下显示出显著的色彩可调性，并且在停止激发后仍能显示出显著的发光，证实了单组分共聚体系统实现OLPL的可能性。

  • OLPL聚合物的稳定性能：与多组分双电层系统相比，单组分共聚体系统展现出更高的稳定性，在大气条件下长时间保持了OLPL的强度。

  • 生物应用的潜力：OLPL共聚体在可见光照射下展现出对大肠杆菌的显著抗菌活性，为其在生物学应用中的潜在用途提供了证据。

  • 结论：本研究通过在单组分共聚体中实现有效的电荷转移，不仅开发了一种具有高稳定性和色彩可调性的OLPL材料，而且为OLPL材料在生物学和其他领域的应用提供了新的方向和策略。

参考文献 ​

Li, H.; Li, X.; Su, H.; Zhang, S.; Tan, C.; Chen, C.; Zhang, X.; Huang, J.; Gu, J.; Li, H.; Xie, G.; Dong, H.; Chen, R.; Tao, Y. Highly Stable Color-Tunable Organic Long-Persistent Luminescence from a Single-Component Exciplex Copolymer for in Vitro Antibacterial. Chem. Sci. 2024, 10.1039.D4SC02839B. https://doi.org/10.1039/D4SC02839B.