Fluolab【JACS】92%的荧光量子效率！揭示新型BNB修饰染料的光电潜力
在功能性有机染料领域，苝、特苝和四苝二酰亚胺（PDI、TDI、QDI）因其卓越的光吸收与发射性能而备受关注。近日，《美国化学会志》发表了一项突破性研究，介绍了一类全新BNB修饰的染料分子，其在光电性能和溶解性方面均展现出显著优势。
🔬新型结构：二硼酰亚胺取代传统酰亚胺
传统的二酰亚胺结构虽稳定，但在高分子扩展时易发生聚集，影响溶液加工性。研究团队通过将苝类染料末端的酰亚胺基团替换为“二硼酰亚胺”（diborinic imide），成功合成了三种新型染料：
- PD⁽ᴮᴵ⁾₅（苝基）
- TD⁽ᴮᴵ⁾₇（特苝基）
- QD⁽ᴮᴵ⁾₉（四苝基）
这些染料不仅具备良好的溶解性，还在分子堆积方面表现出更低的聚集倾向。
🌈光电性能全面升级
随着分子尺寸的增加，这些染料的吸收与发射波长逐步红移，尤其QD⁽ᴮᴵ⁾₉在近红外区（NIR）表现尤为突出。其中PD⁽ᴮᴵ⁾₅的荧光量子效率高达92%（ΦF = 0.92），远超多数传统染料。
此外，研究还发现：
- 所有染料均可发生两次可逆还原反应
- 单阴离子与双阴离子均具备荧光发射能力，突破了传统染料阴离子不发光的限制
- 量子化学计算揭示其在还原过程中由局域芳香性向整体芳香性转变
🧪合成路径与结构解析
研究采用了铱催化C–H硼化、铜溴化以及Suzuki偶联等步骤，最终通过氧化脱氢环化构建染料核心结构。单晶X射线衍射分析证实了其独特的分子堆积方式，有助于提升材料性能。 
🚀应用前景广阔
这类BNB修饰染料在有机光伏（OPV）、场效应晶体管（OFET）、生物成像及单分子光谱等领域均具备潜力。其高荧光效率与NIR发射特性，尤其适用于深组织成像与光电器件。
这项研究不仅拓展了苝类染料的结构设计思路，也为开发高性能有机光电材料提供了新路径。未来，BNB修饰策略或将成为功能染料设计的新趋势。