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聚集诱导发光机理:从量子化学角度理解“分子内运动受限”

2020-11-22 36 11/22

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聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)是一个由中国科学家领跑的科学前沿领域。

中国科学家于2001年提出了AIE概念。AIE分子在单分散自由状态下发光较弱,而在聚集态发光显著增强。目前,人们广泛接受的AIE工作机理是分子内运动受限(Restriction of intramolecular motions, RIM)。更好地理解RIM的内涵,对设计开发更多功能性AIE材料至关重要。

近日,涂于洁博士、赵征教授、林荣业教授和唐本忠院士(通讯作者)在National Science Review发表观点(Perspective)文章,介绍了近年来从量子化学角度建立的几种常见的AIE机理模型。旨在为读者提供学习RIM机理的线索和角度,并引发新的思考和讨论。


在溶液中,自由状态的AIE分子在激发态经历分子内运动后,可能经历振动耦合、锥形交叉、暗态猝灭、光化学反应等不同的非辐射途径衰减,从而导致发光减弱。而在聚集态,分子内运动受限,各种非辐射跃迁通道受阻,发光增强。

侧重于不同的非辐射跃迁途径,存在不同的AIE机理模型。作者对这些模型从量子化学的角度进行了细致的阐释,使得RIM机理的基础更加牢固。

为了帮助读者理解这些模型,文章画出了AIE分子在单分子状态和聚集体状态下的势能面变化示意图(图1),并就每一种机理模型列举了案例进行分析(图2),案例中展示了导致非辐射跃迁的激发态分子内运动的具体形式。详情可参考附图和原文。

图1.侧重于不同非辐射跃迁途径的多种模型深化了RIM机理的内涵。

图2:激发态分子内运动导致不同非辐射途径的案例分析。

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