光，是我們體驗(yàn)這個(gè)世界的基礎(chǔ)；人類在黑暗中摸索，直到迎來(lái)黎明。作為無(wú)毒無(wú)害的重要能源，光在人類文明的發(fā)展中起著不可或缺的作用。例如，光合作用是維持著生態(tài)平衡的重要過(guò)程，其主要是由綠色植物吸收二氧化碳（CO2）和水（H2O）產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)并釋放氧氣。如果沒(méi)有光，這種平衡將會(huì)被打破，人類的生存將會(huì)受到巨大的威脅。利用光來(lái)開(kāi)發(fā)更多新的智能材料（如光刻、儲(chǔ)存和信號(hào)轉(zhuǎn)換等）一直得到眾多研究人員的關(guān)注，并通過(guò)各種形式改善著我們的生活。
其中，光激活材料由于其在超分辨率成像、生物傳感和光學(xué)開(kāi)關(guān)相關(guān)領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用，得到越來(lái)越多研究團(tuán)隊(duì)的關(guān)注。然而，常見(jiàn)的光激活行為通常是由光化學(xué)過(guò)程主導(dǎo)的，例如光致關(guān)環(huán)-開(kāi)環(huán)和光學(xué)異構(gòu)化等；大多數(shù)情況下，這些反應(yīng)在兩個(gè)或多個(gè)穩(wěn)態(tài)分子之間進(jìn)行切換或轉(zhuǎn)化，但通常會(huì)伴隨著不明的中間產(chǎn)物的產(chǎn)生，這些可能會(huì)帶來(lái)不必要的能量耗散或不可逆性受損；因此，利用這種光化學(xué)的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)光激活的材料仍存在很多亟待解決的問(wèn)題。相比之下，光物理主導(dǎo)的光激活過(guò)程顯得較有優(yōu)勢(shì)，但是材料實(shí)例體系鮮有報(bào)道。聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）是唐本忠院士團(tuán)隊(duì)于2001年報(bào)道的一類“反常”光物理行為，相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)光材料聚集導(dǎo)致熒光淬滅（ACQ）效應(yīng)，從根本上解決了長(zhǎng)期限制聚集態(tài)發(fā)光效率提高的瓶頸，在光電器件、生物成像和疾病診療中展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。
近期，華南理工大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)王志明研究員課題組提出一種基于AIE思想且光物理過(guò)程主導(dǎo)的新型光激活材料實(shí)例—光誘導(dǎo)結(jié)晶熒光增強(qiáng)（Photo-induced Crystallization with Emission Enhancement，PICEE）。該工作采用四苯基乙烯（TPE）骨架制備成異喹啉的有機(jī)鹽衍生物（TIOdB），除了具有顯著的AIE現(xiàn)象外，其在低功率連續(xù)光照射下，其在溶液中的熒光強(qiáng)度大幅度增強(qiáng)，具有顯著的光激活特性。通過(guò)核磁、吸收-發(fā)射光譜等數(shù)據(jù)分析，該光激活過(guò)程并沒(méi)有發(fā)生常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)，而是由光誘導(dǎo)分子聚集變化為主導(dǎo)的物理行為。通過(guò)SEM形貌表征，我們可以直觀地觀察到，隨著輻照時(shí)間的延長(zhǎng)，原本無(wú)規(guī)則的小的納米顆粒逐漸消失并伴隨著明顯的大尺寸的晶體的形成，加之其AIE特性而導(dǎo)致熒光增強(qiáng)。借助晶體分析和初步的理論計(jì)算，這種物理過(guò)程可以解釋為：在光激發(fā)下，激發(fā)態(tài)的TIOdB分子構(gòu)象發(fā)生了變化，導(dǎo)致其通過(guò)分子間的強(qiáng)相互作用形成更加規(guī)整有序的排列，如納米晶體或更大更緊密的聚集體。另外，所用光照強(qiáng)度與其熒光增加強(qiáng)度之間存在一定的線性關(guān)系，這在優(yōu)化與監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)條件上具有一定的應(yīng)用潛力；同時(shí)，TIOdB具有良好生物相容性，其在高質(zhì)量生物光激活熒光成像和診療中具有非常大的應(yīng)用前景。這些結(jié)果表明，PICEE過(guò)程可以為設(shè)計(jì)原位形成納米晶體和開(kāi)發(fā)更多具有新的光激活機(jī)制的多功能材料提供一種新的策略。
相關(guān)成果日前以“Photo-induced Crystallization with Emission Enhancement (PICEE)”為題發(fā)表于《Materials Horizons》，文章第一作者為華南理工大學(xué)博士研究生陳孔麒，通訊作者為華南理工大學(xué)王志明研究員和唐本忠院士。
