聚集诱导发光材料PPT课件
聚集诱导发光体系_化合物种类、发光机制及其应用
recent years ，resulting in the accumulation of a wealth of information on molecular design of AIE luminogens and mechanistic understanding of the AIE processes． The studies on the AIE systems have opened a new route to develop solid-state highly-emissive organic materials ，especially for the high performance organic electroluminescent （ EL ） materials ，which usually suffer from the severe aggregation-caused quenching （ ACQ ） effect． This review summarizes the recent advances in this research field ，including the typical AIE systems ，the AIE mechanisms and their various applications． The organic AIE systems mainly include aryl-substituted heterocyclic compounds ，arylsubstituted vinyl compounds ，intramolecular charge transfer compounds ，hydrogen-bonding compounds ，polymers and so on． Investigations of their structure-property relationships reveal that these compounds may possess different
三苯胺聚集诱导发光原理应用
三苯胺聚集诱导发光原理应用一、引言三苯胺是一种具有发光性能的有机分子，它在溶液中聚集形成聚集体时，可以展现出明亮的发光现象。
这种聚集诱导发光原理在材料科学、生物医学领域有着广泛的应用。
本文将深入探讨三苯胺聚集诱导发光的机制和其在不同领域的应用。
二、三苯胺聚集诱导发光的机制三苯胺分子在溶液中存在单体和聚集两种状态，而聚集体的形成是通过分子间的π-π堆叠作用实现的。
当三苯胺单体分子秩序地组合在一起时，它们的π电子云重叠，形成了共轭体系，这使得能级发生了变化，从而导致了发光性能的提升。
在三苯胺聚集体中，新的分子轨道形成，使得电子从基态跃迁到激发态能级时，产生了强烈的发光现象。
三、三苯胺聚集诱导发光在材料科学中的应用1. 荧光材料三苯胺聚集体具有良好的发光性能，可以作为一种优良的荧光材料应用于有机发光二极管（OLED）等光电器件中。
其高效的发光特性，使得OLED具有更高的亮度和更宽的发光光谱范围，有助于提升显示设备的质量和性能。
2. 传感器由于三苯胺聚集体在不同环境下的发光性质会发生变化，可以利用这一特性来制作传感器。
通过测量三苯胺聚集体的发光强度和波长，可以检测环境中的温度、湿度、酸碱度等物理化学参数的变化。
这种基于三苯胺聚集诱导发光的传感器具有高灵敏度、快速响应和简单制备等优点。
3. 发光材料增强剂许多荧光染料或荧光标记物的发光性能较差，需要一种增强剂来提升发光强度。
三苯胺聚集体可以作为一种优秀的发光材料增强剂应用于此类系统。
将三苯胺聚集体加入到荧光染料或标记物中，可以显著提高其发光效果，从而改善了荧光成像、生物光学传感和荧光检测等应用的性能。
四、三苯胺聚集诱导发光在生物医学中的应用1. 生物成像三苯胺聚集体具有良好的发光性能和生物相容性，可用于生物成像。
在细胞或动物实验中，通过将三苯胺聚集体标记于生物分子上，可以实现对特定细胞、组织或器官的高对比度成像。
这对研究生物体的结构、功能和代谢具有重要意义，并且有助于生物医学诊断和治疗的发展。
聚集诱导发光材料的合成及其应用研究
聚集诱导发光材料的合成及其应用研究聚集诱导发光材料（Aggregates-Induced Emission，简称AIE）是近年来新兴的材料研究领域，与传统的荧光材料不同的是，AIE材料表现出强烈的发光性能，而且在形成聚集态时发光效率更高。
AIE材料在生物成像、传感、光电器件等领域有广泛的应用前景。
一、AIE结构特点及合成方法大多数荧光材料在溶胶态时显示出强烈的发光性能，但若这些材料被聚集，发光通常会受到猝灭或淬灭。
而AIE材料也称“发光外显材料”，是集成分子与聚集体的优点，表现出溶胶态时不发光、而在聚集态下发光的特性。
这种现象被认为是聚集态下材料分子之间紧密堆积导致的。
因此，AIE模式中聚集诱导发光是以空间抑制机制为基础的。
通过设计有机分子的结构与构造形态，可以合成出具有AIE性质的材料。
目前常见的AIE材料合成方法有以下几种：1. 活性质子化或活化酯合成法。
这种方法利用弱酸或酯可以酸催化开环等特性，将AIE分子的极性、荷电性等结构进行改变从而获得发光性质。
2. 亲核性开环聚合法。
该方法通过亲核性开环聚合反应，使分子在组装时形成高度排列的体系，从而具有AIE效应。
例如聚氨酯、聚酰胺等聚合物可以通过加入类杂环分子产生AIE。
3. DNA水凝胶合成法。
将其它AIE材料反应后填充进DNA水凝胶后，可以制备获得AIE材料。
二、AIE材料的应用AIE材料在生物成像中有广泛的应用。
由于其在聚集态下有强烈的发光性能，它可以被应用于肿瘤显像、各种生物分子的传态实时监测，另外还可以通过AIE 的响应特性来检测水溶液中的离子等。
此外，AIE材料还可应用于化学传感领域，例如气体传感、超分子传感等。
在这些传感领域，AIE材料可以通过调控聚集态发光行为响应特定的外部环境变化，如光响应，温度响应等。
如果将AIE材料嵌入介孔硅材料中，可以制成高灵敏的温度传感器。
此外，AIE材料还可用于OLED显示器，这类材料能够充分提高器件的发光效率、提高侧向发光特性，进而降低耗电量，提高显示屏幕的亮度。
化学反应中的聚集诱导发光
化学反应中的聚集诱导发光在化学反应中，产生光的现象称为发光反应。
化学反应中的发光现象被广泛应用于生物分析、医学诊断、环境监测等领域。
其中，聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission，AIE）成为了近年来发光领域的一个热点研究方向。
AIE是指单体分子在单独状态下不具有发光性，在聚集状态下却具有明显的发光性。
本篇文章将为大家解析AIE发光现象的机理、应用和未来研究方向。
1. AIE发光现象的机理AIE发光现象的机理是通过单体分子从可激发態到基态的光辐射发射来实现的。
在单体分子的基态下，电子在分子中自由运动，发生振动、转动等运动，这时单体分子并不具有发光性；而在单体分子聚集后，由于它们之间空间的限制，电子束缚在分子间的空间内，获得更小的运动空间，从而导致布居于能带的高激发态上，能量大量积累，最后呈现强烈的光辐射发射效应。
2. AIE发光现象的应用由于聚集诱导发光现象具有很强的应用性，已被广泛应用于不同领域，如生物成像、生物探针、信息存储等。
例如，在药物研究领域，AIE发光现象不仅可以用来监测药物的药效评价，还可以用于药物成像和药物释放系统的控制。
在生物传感器领域，基于AIE发光的探针已被成功应用于蛋白质分析、细胞成像、分子诊断等领域。
3. AIE的未来研究方向尽管AIE发光已被广泛应用于很多领域，但是AIE作为一种新型的发光材料，仍有很多的未解之谜和新研究方向。
其中，基于AIE的发光材料的设计和合成是目前研究的重点之一。
通过合理设计分子结构、控制聚集构型，研究人员可以调控其光学性质，从而优化其应用性能。
另外，研究人员也在积极研究基于AIE的功能材料，如AIE薄膜、AIE生物传感器等。
这些研究将进一步推动AIE发光技术在新领域的应用。
此外，基于AIE的纳米复合材料的研究也是这几年的热点之一。
研究人员通过将AIE分子制备成纳米粒子，并控制其组装方式和尺寸，制备出一系列高灵敏度和特异性的生物传感器和探针。
具有聚集诱导发光功能的圆偏偏振发光液晶材料
前言早期对圆偏振发光(Circularly polarized lu-minescence,CPL)材料的研究,主要集中在手性镧系配位化合物。
在2008年,Muller课题组制备了一种铕类配位化合物,其发光不对称因子glum值高达1.38,这一记录保持多年。
近年来CPL材料得到了很好的发展,成义祥课题组与全一武课题合作组制备了一系列聚集诱导圆偏振发光液晶材料,其中一类材料的glum值高达1.5以上, 突破了2008年的记录,并且保证了较好的发光效率,说明聚集诱导圆偏振发光液晶材料具有更加优异的CPL性能。
聚集诱导圆偏振发光液晶分子材料AIE分子经过20多年的发展，其种类在不断地增加。
比较有代表性的AIE分子有四苯乙烯(Tetraphenylethene,TPE)、二苯基丙烯腈(Di- phenylacrylonitrile)、9,10-二苯乙烯基蒽(9,10-Distyrylanthracene,DSA9),等如图2所示,AIE的RIM机理包括分子内旋转受限(Restriction of intramolecular rotations,RIR)和分子内振动受限 (Restriction of intramolecular vibration, RIV)两种类型。
通过共价键形成具有AIE 性质的CPL手性液晶的种类较少,本节将围绕四苯乙烯、二苯基丙烯腈这两种AIE 分子的CPL液晶展开讨论。
其中TPE 是一类重要的AIE分子,其结构简单,易于合成,种类丰富,是研究AIE 机理的明星分子。
如图3所示,TPE衍生物一般对苯环上的4取代位进行修饰而生成具有不同取代基的衍生物,按照取代基的位置和数量,形成具有单取代、双取代和四取代官能团的衍生物。
对TPE 衍生物的合成策略可通过 2 种方式实现:先进行Mcmurry 偶联形成可化学修饰的TPE 分子，再将目标基团修饰TPE形成目标分子(图 3(a));再将目标基团修饰二苯甲酮衍生物,再进行Mcmurry 偶联形成目标TPE分子(图3(b))。
聚集诱导发光(aie)在功能高分子材料中的应用
聚集诱导发光（本人E）在功能高分子材料中的应用一、概述功能高分子材料是一种具有特定功能的材料，广泛应用于光电器件、生物医学、催化等领域。
近年来，聚集诱导发光（本人E）材料作为一种新型的发光材料，受到了研究者们的广泛关注。
本人E材料具有不溶于水的特性，有机溶剂中可溶，具有高效的发光性能，其在功能高分子材料中的应用具有重要意义。
二、本人E材料的特性1. 不溶于水的特性本人E材料不溶于水，这使得它在水性体系中具有独特的应用优势。
在生物医学领域，本人E材料可以用于细胞成像和药物传递系统中。
2. 有机溶剂中可溶在有机溶剂中，本人E材料可以完全溶解，形成溶液状。
这使得本人E 材料可以被方便地喷涂在各种基板上，应用于光电器件领域。
3. 高效的发光性能本人E材料在激发状态下能够发出强烈的荧光，具有高效的发光性能。
这使得本人E材料在光电器件领域具有广阔的应用前景。
三、本人E材料在功能高分子材料中的应用1. 光电器件本人E材料可以被应用于有机发光二极管（OLED）、柔性显示器等光电器件中。
由于本人E材料具有高效的发光性能和良好的溶解性，可以制备出高性能的光电器件。
2. 生物医学本人E材料可以被用于细胞成像和药物传递系统中。
由于本人E材料不溶于水，可以避免在生物体内发生溶解，并且具有高效的发光性能，能够清晰地观察细胞结构和功能。
3. 化学催化本人E材料可以被用于催化反应。
由于本人E材料具有高效的发光性能，可以通过荧光方法来研究催化反应的动力学和机理。
四、本人E材料在功能高分子材料中的发展趋势1. 多功能化未来的本人E材料将会朝着多功能化方向发展，不仅具有发光性能，还能够具有温敏性、光敏性等多种功能。
2. 高性能化随着本人E材料的研究不断深入，其性能将会不断提高，使得其在功能高分子材料中的应用更加广泛。
3. 应用领域拓展本人E材料在功能高分子材料中的应用领域将会不断拓展，涵盖更多的领域。
五、结论本人E材料作为一种新型的发光材料，在功能高分子材料中具有重要的应用意义。
聚集诱导发光性质
聚集诱导发光性质
答：聚集诱导发光性质是：有一种聚集诱导发射的新现象即一系列在溶液中没有荧光的发光体通过形成聚集体而表现出很强的荧光。
四苯乙烯及其衍生物是最常见的研究的最多的作为AIE基团的结构单元之一。
其自身的结构性质如在不良溶剂中容易聚集导致发射增强，易于制备，易于官能团化，并且具有很好的光稳定性，这一系列优异的性质使得他们在众多领域中应用自如。
将TPE单元与聚集诱导猝灭型的荧光团结合，可以消除聚集诱导猝灭作用的影响，这种方法在将弱发射荧光团转化为AIE活性的一些研究取得了成功。
基于AIE的新现象，我们以aza-BODIPY为母体，通过引入聚集诱导发光(AIE)活性基团四苯乙烯（TPE)，对两种四苯乙烯基取代的aza-BODIPY进行了聚集诱导发光性质的初步探究。
根据紫外吸收光谱和荧光发射光谱测试结果，初步判断四苯乙烯基取代的aza-BODIPY有一定的聚集诱导发光的性质，在乙醇在溶液中比例为10%时荧光增强的趋势，在乙醇在溶液中比例为20%时也有荧光增强的趋势。
聚集诱导碳点
聚集诱导碳点是一种新型的发光材料，它们在固态下能够保持发光特性。
聚集诱导碳点（Aggregation-Induced Emission Carbon Dots，简称AIE CDs）是近年来研究的热点，因为它们能够在聚集状态下发光，这与传统的碳点材料不同，后者在固态时往往会因为π-π堆叠而发生聚集诱导猝灭现象，导致发光性能下降。
具体来看：
1. 结构特点：AIE CDs通常具有核壳结构，内部是高度交联和轻微碳化的疏水核，外部则是亲水聚合物链。
这种结构有助于在聚集状态下保持发光性能。
2. 制备方法：AIE CDs可以通过“自下而上”的方法制备，如水热法、溶剂热法、微波辅助法等。
这些方法涉及聚合和不完全碳化的过程。
3. 发光机制：AIE CDs的发光机制涉及到多种发色团，包括碳化形成的多环芳烃（PAHs）和由前体与羰基、酰胺键等反应衍生的小分子荧光团链段。
在聚集状态下，发色团的振动和旋转受到限制，从而减少了非辐射跃迁，增强了发光发射。
4. 应用前景：AIE CDs因其独特的发光性质，在固态发光器件、生物成像、传感器等领域具有广泛的应用潜力。
例如，可以利用AIE CDs制造具有形状和颜色变化能力的软执行器，这些执行器在软机器人技术中有着重要的应用前景。
综上所述，聚集诱导碳点是一种在固态下仍能保持发光性能的新型材料，其特殊的结构和发光机制为其在多个领域的应用提供了可能。
随着研究的深入，未来可能会有更多的创新和应用出现。
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聚集诱导增强发光材料种类
(1) 环状多烯化合物
R R1 R2
a
S S
S S S b
Silole衍生物（a）和四噻吩基噻吩（b）的化学结构
7
(2) 氰取代二苯乙烯型化合物
CF3
CN
F3C CF3
N
CN
CF3
CN-MBE
H3C
CN-TFMBE
CN
NC
OC12H25
N
CN
NC
CN
NC
C12H25O
CN
4
Si CH3
聚集诱导发光(AIE)
Aggregation-Induced Emission
B. Z. Tang, et al，Chem. Commun. 2001, 1740-1741
唐本忠
CH3
CN
CN-MBE H3C
朴秀永： 聚集诱导增强发光(AIEE)
Aggregation-Induced Enhanced Emission
13
聚集诱导发光的机理
14
分子结构、聚集态结构、粘度、压力、温度和荧光衰减动力学 等结构和外界因素常被用来研究聚集诱导增强发光机理。
荧光强度与丙三醇/甲醇混合 溶液中丙三醇含量关系图
15
2、共平面及形成特殊聚集体机理 CN-MBE分子结构中由于二苯基和氰基的位阻效应，在单分子 或稀溶液状态下呈扭曲非平面空间构型，分子内转动耗散激发 态能量而导致在溶液中不发光。而加入不良溶剂或降低温度， 纳米聚集体出现，分子间的相互堆砌压迫使分子空间构型平面 化，形成头尾排列的J-聚集体堆积，强烈发射荧光
19
B. Z. Tang, et al. J. Phys. D: Appl. Phys. 43 (2010) 095101
20
荧光探针
Illustration of the formation of the heteroaggregate between Arg6 peptide (多肽）and compound 1 (TPE derivative) and the disassembly of the aggregate in the presence of trypsin (胰蛋白酶)
S. Y. Park, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14410-14415 5
140
120
120
100
80
60
55
40
20 22 23
20
8
0
2
1
34
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
有关AIE的各年份SCI论文数量
1
NC
氰基取代二苯乙烯化合物结构
CH3
8
(3) 四苯乙烯型化合物 四苯乙烯类化学式
9
(４) 二乙烯基蒽型化合物 二乙烯基蒽化学结构式
10
(5) 三苯乙烯型化合物
典型的三苯乙烯衍生物的结构.
N
N
二咔唑三苯乙烯分子结构
11
(6) 其它小分子化合物
12
聚集诱导增强发光材料机理研究
1、分子内旋转受限（RIR）机理
23
化合物对氰离子的响应
18
光器件
TTPEPy Tg=204 oC
Its ext is 4.95% at 6V, closely approaching the theoretical limit for a singlet OLED (5
B. Z. Tang, et al. Chem. Commun., 2010, 46, 2221–2223
Org. Lett. 2010, 12, 2274
21
2019/10/18
22
22
Fluorescence spectra of 1 (60.0 μM) in PBS buffer solution (2.0 mM, pH ) 8.5) in the presence of different amounts of Arg6 peptide (from 0.0 to 10.0 μM); the insets show (1) the photos of the corresponding buffer solutions of 1 (60.0 μM) in the absence (A) and presence(B) of Arg6 peptide (10.0 μM) under UV light (365 nm) illumination and (2) variation of the fluorescence intensity at 475 nm vs the concentration of Arg6.
聚集诱导增强发光材料
1
聚集诱导增强发光现象
稀溶液
荧光强
固体薄膜
荧光弱
聚集荧光淬灭
Aggregation
quenching
2
发光材料固体薄膜 OLED 器件
在 OLED器件的制备过程中，聚集荧光淬灭 似乎是不可避免的 ???
3
固体状态若能发射强烈荧光?? 有望解决Aggregation quenching这个难题
17
聚集诱导增强发光材料的应用
发光器件
无荧光猝灭，无需掺杂，高荧光发光效率 高热稳定性 (亮度高达55 880 cd/m2)
荧光探针
无荧光猝灭，扩大应用范围 聚集产生荧光强度改变，响应更灵敏和更快速 颠覆了传统荧光探针的工作原理(光诱导电子转 移PET，光诱导分子内电荷转移PICT等), 提供新 的检测可能性。
第一，溶液状态下，外围不同刚性芳香环基团绕着 与核心相连的单、双或三键同步转动，消耗能量， 进而造成激发态能量被耗散，导致荧光发射淬灭； 第二，外围连接基团体积和空间位阻效应过大，从 而决定了无论在溶液还是固体状态下，基团排列相 互扭曲、呈现非平面空间构象，而在形成聚集体时 由于这种扭曲的分子空间结构导致分子间距离较大， 堆砌较为疏松，阻止了π-π堆砌、激基缔合物或复 合物的形成，减少了荧光淬灭的可能性，使得聚集 态下发射强烈的荧光
16
O
3、特殊激基二聚体机理
O
S
S
通过量化理论计算，溶液里化合物 分子激基缔合物的形成与单重激发 态辐射跃迁的禁阻，消耗了激发态 能量，造成荧光淬灭。而在聚集态 下，相邻的两个分子在基态通过分 子间OH氢键作用，形成二聚体， 当这个二聚体被激发时，不需位置、 结构的调整，瞬时变成激基缔合物 或复合物，且伴随激基缔合物的非 辐射跃迁消失，促使聚集态荧光发 射增强