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基于π-π和p-π共軛效應調(diào)控有機共軛體系的功能研究已取得了大量的研究成果，相關(guān)合成及應用一直是化學和材料領(lǐng)域的熱點課題之一。然而，這類共軛效應軌道作用強，能顯著改變軌道能級，使分子中的電荷分布發(fā)生重大改變，不利于材料性能的精細調(diào)控和保持材料的透明性。有機硅烷因其獨特的電子性質(zhì)、空間結(jié)構(gòu)和生物相容性在基礎(chǔ)科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中受到了人們廣泛的關(guān)注。處于第三周期的硅，具有較大的原子半徑和較小的電負性，還有5個可供成鍵的空3d軌道，可通過σ-π共軛效應來調(diào)控功能分子性質(zhì)。將有機硅烷作為構(gòu)筑單元的新骨架體系的設計具有重要的基礎(chǔ)研究意義和很大挑戰(zhàn)性，可以帶來許多結(jié)構(gòu)上的變革和應用的創(chuàng)新。

有機硅實驗室盧華教授課題組前期設計了基于有機氟硼的硅硅鍵橋聯(lián)的新型D-σ-A和D-σ-A-σ-D骨架，此類分子具有較強的雙光子吸收截面以及三階非線性極化率，實現(xiàn)了保持材料原有顏色的基礎(chǔ)上增加非線性光學性質(zhì)。此研究在軍事領(lǐng)域如飛行員防激光致盲材料的研發(fā)上具有重要意義，發(fā)展了一種提高光限幅同時保持材料透明性的新途徑（Chem. Asian J. 2017, 12, 561, Very ImportantPaper; Chem. Commun., 2018, 54, 8834）。研究成果被ChemViews以硅烷化促進材料科學的發(fā)展為題進行亮點介紹。

圖一、硅烷鏈橋聯(lián)雙四苯乙烯分子結(jié)構(gòu)及其潛指紋成像應用示意圖

最近，該課題組設計了一類低聚硅烷（-Si-）n的σ電子橋聯(lián)四苯基乙稀新體系，相比于四苯乙烯，硅烷單元的引入改變了分子堆積模式，使材料的AIE性能和固態(tài)發(fā)光效率提高2~3倍，并且?guī)缀醣３至嗽镜乃{色發(fā)光。通過硅鏈長度的調(diào)控有效改善這類材料的聚集狀態(tài)和對外界刺激的響應靈敏度。

圖二、（a）潛指紋的顯色過程和（b-f）潛指紋成像及信息分析。

同時，硅烷鏈顯著提高了這類材料親脂性，從而實現(xiàn)了易于操作的，快速且高分辨率的潛指紋可視化成像：以30%水/乙腈為溶液，可制備上述有機硅化合物的納米懸濁液，將其滴涂在玻璃、不銹鋼、鋁箔、塑料等材質(zhì)表面的潛在指紋上，靜置30秒，水洗，得到明顯的潛指紋圖像。有機硅化合物選擇性地聚集在指紋紋路上，該方法利用硅烷鏈增強材料脂溶性的特征，以及聚集熒光增強效應，可以簡單、快速并且高分辨地顯現(xiàn)潛指紋（圖二）。此研究成果提供了一種幾乎保持發(fā)光波長的前提下提高固體發(fā)光效率、調(diào)控聚集狀態(tài)和增加親脂性的合成方法和設計策略。

相關(guān)研究成果發(fā)表在中國化學會旗艦新刊CCS Chemistry上（CCS Chem., 2020, 2, 329-336）。我室2018級碩士研究生項小雙和新引進人員周志寬博士為論文共同一作，盧華教授和南京大學郭子建院士為論文通訊作者。此項研究工作獲得了國家自然科學基金、浙江省高校高水平創(chuàng)新團隊、杭師大卓越拔尖人才計劃等項目的資助。

論文鏈接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.020.202000145