近日，中國石化北京化工研究院喬金樑團隊與江南大學東為富團隊合作，在Advanced Science期刊上發表“A Self-Assemble Supramolecular Film with Humidity Visualization Enabled by Clusteroluminescence”的研究成果。
光致發光材料因其在光電器件、化學傳感器、以及疾病診斷等領域的卓越應用潛力而受到重視。近期，一種不基于傳統大π鍵共軛結構的本征發光現象，即簇發光，引起了研究者的廣泛關注。這些化合物通常含有N、O、S、P等雜原子所形成的諸如胺基（-NH-）、酰胺基（-NHCO-）、磷酸酯基、羰基（-CO-）、硫醚（-S-）、氰基（-CN）等基團，并展現出AIE行為，即在固態或聚集態下表現出強烈的熒光。值得注意的是，簇發光化合物與AIE分子略有不同，在聚集態或固態，簇發光化合物在通過限制非輻射躍遷提高熒光強度之外表現出顯著的能隙降低以及發射波長紅移，這種特殊的本征光物理特性使得簇發光化合物的發射波長可以對外界的刺激（光、熱、濕度）響應。此外，簇發光化合物大多只能發射藍光，且發光效率不高，合成高量子產率且波長可調的簇發光化合物仍是個難題。
前期，該團隊利用良溶劑誘導和熱處理的方法對馬來酸酐共聚物的發光性能進行調控研究。發現聚合物分子鏈在溶解-揮發過程中會自組裝形成更多、更大尺寸的發光團簇，得到藍光發射的高量子產率共聚物（Macromol. Rapid Commun. 2023, 44, 2200653）。而控制熱處理溫度和時間，在促進聚合物鏈段運動的同時調控主鏈上醋酸乙烯酯的分解率，熱處理過程中聚合物空間作用增強，表現出紅光發射現象（ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 23824）。在此基礎上，引入支化結構可以提高聚合物鏈的柔順性，誘導發色團簇的形成。通過調節次級基團間相互作用與提高柔順性形成的非輻射躍遷之間的平衡，PMV的量子產率（QY）最大可以達到29.87%（ACS Macro Lett. 2023, 12, 1523）。
本研究中作者在PMV側鏈引入硫辛酸，并通過在堿液中揮發溶劑得到了具有自修復、重復加工性能的動態交聯薄膜。隨后利用簇發光對聚集距離的依賴性，通過羧酸鈉基團在不同濕度下的吸水-失水平衡改變其聚集距離，實現簇發光發射波長（534-508 nm）對濕度的響應。
江南大學化學與材料工程學院汪洋副教授、東為富教授及中國石化北京化工研究院喬金樑研究員為論文通訊作者。江南大碩士研究生陳翔為論文第一作者。該工作得到了國家自然科學基金（22005122、52373078）的支持。
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