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吉林大學(xué)楊英威教授團(tuán)隊(duì) Angew:利用分子間電荷轉(zhuǎn)移相互作用構(gòu)筑的基于大環(huán)受體分子的晶態(tài)超分子組裝
2023-01-23  來(lái)源:高分子科技

  憑借在光/電/磁材料等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用前景,有關(guān)有機(jī)供-受體或電荷轉(zhuǎn)移共晶材料的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索在過(guò)去的幾年間得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注與報(bào)道。在超分子化學(xué)中,得益于大環(huán)主體分子獨(dú)特的預(yù)組織空腔結(jié)構(gòu),多重的非共價(jià)鍵合位點(diǎn)、廣泛的客體選擇性包結(jié)絡(luò)合能力,以大環(huán)主體分子作為主要構(gòu)筑單元所構(gòu)建的分子間電荷轉(zhuǎn)移共晶材料極大地拓展了有機(jī)電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合體系的研究范疇以及其作為固相材料的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。近日,吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院、納微構(gòu)筑化學(xué)國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室楊英威教授課題組撰寫了題為“Macrocycle-Based Crystalline Supramolecular Assemblies Built with Intermolecular Charge-Transfer Interactions”的綜述文章,系統(tǒng)地梳理了基于大環(huán)主體分子的晶態(tài)電荷轉(zhuǎn)移組裝體(MCCAs)在氣致變色材料、發(fā)光材料、二維分子鑲嵌等諸多領(lǐng)域中的最新研究進(jìn)展。


1. MCCAs材料應(yīng)用概括圖。(圖片來(lái)源:Angew


  作者首先介紹了MCCAs相關(guān)概念的提出背景,梳理了MCCAs的一般構(gòu)筑方法及規(guī)律特征。隨后以MCCAs不同類型的構(gòu)筑模式為角度出發(fā)系統(tǒng)總結(jié)了多種MCCAs在氣/力致變色材料、分子鑲嵌、激光材料、熒光材料等領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,主要可歸類為:(1)由單一大環(huán)主體所構(gòu)筑的MCCAs在氣致變色材料方面的研究進(jìn)展;(2)由不同大環(huán)主體分子所構(gòu)筑的MCCAs在氣致變色材料方面的研究進(jìn)展;(3)由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子所構(gòu)筑的MCCAs在氣致變色材料、熱激活延遲熒光材料、固相微激光器以及二維鑲嵌體系中的研究進(jìn)展。最后,作者對(duì)MCCAs材料在實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能遇到的瓶頸問(wèn)題與挑戰(zhàn)進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)與闡述。 


2. MCCAs材料的一般構(gòu)筑方法及規(guī)律特征。(圖片來(lái)源:Angew 


3.由單一大環(huán)主體作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的MCCAs在氣/力致變色材料方面的應(yīng)用研究。(圖片來(lái)源:Angew 


4.由異性大環(huán)主體作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的MCCAs在氣致變色材料方面的應(yīng)用研究。(圖片來(lái)源:Angew 


5.由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的MCCAs在氣致變色材料方面的應(yīng)用研究。(圖片來(lái)源:Angew 


6.由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的MCCAs在氣致變色/熒光變色材料方面的應(yīng)用研究。(圖片來(lái)源:Angew


 7.由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的MCCAs在固相微激光器方面的應(yīng)用研究。(圖片來(lái)源:Angew


 8.由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的二維分子鑲嵌體系。(圖片來(lái)源:Angew


 9.由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的二維分子鑲嵌體系。(圖片來(lái)源:Angew


 10.由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的二維分子鑲嵌體系。(圖片來(lái)源:Angew


 11.由具有相反電性的大環(huán)主體分子和客體分子作為供-受體構(gòu)筑單元所構(gòu)筑的熱激活延遲熒光材料。(圖片來(lái)源:Angew


 12.由大環(huán)主體分子骨架異構(gòu)所誘導(dǎo)的晶態(tài)主客體電荷轉(zhuǎn)移相互作用增強(qiáng)策略。(圖片來(lái)源:Angew


  綜上,將大環(huán)主體分子和有機(jī)共晶工程進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合可以創(chuàng)制出多個(gè)應(yīng)用突破口與學(xué)科交叉點(diǎn),首先大環(huán)主體分子可以通過(guò)其本身固有的預(yù)組織空腔結(jié)構(gòu)以及多重非共價(jià)鍵合位點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)分子間電荷轉(zhuǎn)移相互作用的穩(wěn)定和增強(qiáng),并同時(shí)賦予有機(jī)電荷轉(zhuǎn)移共晶體系一定的刺激響應(yīng)能力。其次,可以通過(guò)挑選尺寸匹配且具有相反電性的主客體供受體組份來(lái)對(duì)大環(huán)電荷轉(zhuǎn)移共晶材料進(jìn)行模型化且大規(guī)模的制備。最后,通過(guò)簡(jiǎn)單的后修飾過(guò)程,大環(huán)主體分子本身即可同時(shí)提供供體和受體組份來(lái)構(gòu)筑分子間或分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移體系,在簡(jiǎn)化該類材料制備難度的同時(shí)極大地提高了該類材料的研究?jī)r(jià)值與科學(xué)意義。


  該綜述論文以“Macrocycle-Based Crystalline Supramolecular Assemblies Built with Intermolecular Charge-Transfer Interactions”為題Minireview的形式發(fā)表于《Angewandte Chemie》。文章第一作者是吉林大學(xué)博新計(jì)劃博士后、鼎新學(xué)者吳佳睿,通訊作者為楊英威教授。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(22201096, 52173200, 21871108)和博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃(BX2021112)等的資助。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202218142

  導(dǎo)師介紹 https://teachers.jlu.edu.cn/ywyang

  課題組主頁(yè) http://ywyang.wix.com/jlugroup

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