当前,我们所了解到的天然荧光物质并不多,但是很多化学物质(如菁类染料)、致癌物质(如苯并芘)、药品(如维生素B12)均具备荧光现象,我们可以借助荧光来做芳香族有机物的分析,DNA分子探针,蛋白质分子探针等。荧光分析法相较于其他检测法,如原子吸收光谱法,紫外分光光度法,其主要优点是选择性好,检出限极低,灵敏度高。所以荧光分析法的应用面很广,在医药分析,材料化学,临床诊断,环境检测等众多方面有着重要的意义。我们可以想见,今后荧光的应用会更贴近实际生活,将随着医药和生化领域兴起,成为科技发展的新方向。

1。1。2 普通荧光法的介绍

在普通荧光分析法中,有不少影响荧光强度的因素,像温度的升高,溶剂黏度的减小,加入荧光熄灭剂都能使荧光强度降低。而我们常用的大部分荧光物质,如二羟基荧烷,其结构大多为刚性平面,还兼具大共轭体系。当荧光物质完全溶解于稀溶液中,会有强烈的荧光产生;然而当它处于浓溶液中或固态时,相近荧光分子的芳香环,互相之间产生π-π堆积作用,令聚集体在激发态时以非辐射跃迁的方式释放能量,这使得该物质的荧光强度降低,发光特性极易消失[2]。人们把这种常见的荧光现象称为聚集诱导淬灭,即ACQ(Aggregation-caused quenching)效应。但是该性质有很大的局限性,只能让荧光物质在特定的浓度范围里应用,同时还影响了荧光检测体系的灵敏度[3]。为了避免ACQ效应,科学家们做了很多实验进行尝试,例如在芳香环上连接长烷基链或者试图合成一类大体积的环状化合物,这些虽然对聚集体的形成有一定的牵制效果,但是出于种种原因,最终的结果还是差强人意[4-7]。

由此可见,设计开发出一种不会因ACQ效应而起作用的新型荧光材料是很有必要的,这种材料的研制成功将妥善解决大多数荧光物质在荧光检测里遇到的问题,进一步扩大荧光物质的使用范围。

1。2 聚集诱导发光效应概述

1。2。1 聚集诱导发光的介绍文献综述

香港科技大学唐本忠院士带领的课题组,在2001年率先发现了一个有趣的现象,当一种噻咯分子的衍生物——HPS溶解到稀溶液中的时候,它几乎不会发光,一旦形成了聚集态或固态,荧光强度明显增大,这与发光体的传统发光特性截然不同,他们将这一特别的光物理现象叫做聚集诱导发光,即AIE(Aggregation-induced emission)效应[8-9]。Tang团队认为该现象主要的产生原因可能是因为分子处于聚集态时,分子之间规整度增大,加强了分子间的互相作用,继而令芳香环的内旋转遭到限制,同时也降低了非辐射的能量转移,发射出强烈荧光[10-19]。ACQ和AIE之间的具体差异见图1。1所示。

 ACQ和AIE效应的对比

如今,随着对已知的含有螺旋桨结构的噻咯类化合物进行研究,人们又陆续发现多种化合物,它们同样具备AIE效应,例如四苯乙烯及其衍生物、三苯胺及其衍生物、环状多烯类化合物、吡喃类化合物等[20-22]。相比之下,四苯乙烯(TPE)及其衍生物(其基本结构如图1。2所示)是众多有聚集诱导发光行为的物质中最具代表性的一类。当然,四苯乙烯的优势也很明显,它的合成路线简便,原料容易获得,毒性大小适中,AIE特性优良,基团易被修饰来实现功能化等等。基于上述种种优点,四苯乙烯成功引起了研究人员的关注,继而开发制备出具有AIE效应的荧光探针、荧光材料,有机发光半导体(OLED)、荧光传感器等,让人们的生产生活大大受益。

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