【JACS】纳米环！通过调整供体与受体单元的数量与排列，可以有效调控电子性质和光物理行为

简介

研究合成和表征含有不同供体和受体单元的纳米环，以探索供体-受体相互作用对电子和光物理性质的影响。

摘要

本文报道了四种纳米环的合成，这些纳米环分别包含不同排列的荧光酮（受体）和咔唑（供体）单元。采用铂介导的环化反应，成功合成出这些分子，并通过光谱、电化学等多种方法研究其性质，揭示了供体和受体单元的数量及排列对电化学和光物理特性的显著影响。

研究结果与讨论

1. 纳米环的合成

采用铂介导的环化方法生成了四种纳米环分子。每种纳米环中荧光酮与咔唑的比率和排列各不相同，生成反应过程还揭示了不对称产物的形成机制。

2. 电化学性质

通过循环伏安法研究了氧化和还原过程，发现荧光酮的数量和供体-受体单元的排列对纳米环的HOMO-LUMO能隙有显著影响。例如，咔唑数量的增加降低了HOMO能量，而荧光酮的增加提升了LUMO能量。

3. 光物理性质

在吸收和发射光谱中，发现增加咔唑单元数量会导致吸收和发射波长的红移，而荧光量子产率则保持稳定。荧光酮和咔唑的排列方式影响了分子的双极性质和溶剂效应。

4. 溶剂效应与电荷转移

不同溶剂环境下，纳米环分子的发射光谱表现出明显的溶致变色效应。特别是相邻排列的供体-受体单元表现出更显著的电荷转移效应。

结论

研究表明，通过调整供体与受体单元的数量与排列，可以有效调控纳米环的电子性质和光物理行为。这为设计具有特定功能的纳米环材料提供了新的思路。

参考文献

Brouillac, C.; Dureau, E.; Jeannin, O.; Rault-Berthelot, J.; Poriel, C.; Quinton, C. Donor–Acceptor Nanohoops: Impact of the Ratio and Arrangement of the Fluorenone and Carbazole Moieties. J. Am. Chem. Soc. 2025, jacs.4c18293. https://doi.org/10.1021/jacs.4c18293.