圆偏振发光（CPL）材料在信息加密、光电器件、三维光学显示等领域有着广阔的应用前景，通过共价修饰、掺杂、超分子共组装手性化合物等方法已开发出一系列CPL材料。然而，如何将小分子结构基元的手性放大以制备动态可控的CPL材料仍然具有挑战。
近日，华东理工大学化学与分子工程学院、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心曲大辉教授课题组在动态化学调控分子发光的研究中取得了重要进展，相关研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition上 (2022, DOI: 10.1002/anie.202207405)。
该工作设计合成了具有本征手性的结构基元（MPBI），MPBI在拥挤烯烃核心（overcrowded-alkene core）的上下部分分别共价键合苝酰亚胺荧光团，通过苝酰亚胺荧光团的π-π堆叠作用形成纳米纤维组装体，将结构基元的手性信号放大并传输到组装体中，进而分别诱导产生左旋或右旋CPL信号；同时在紫外光照下利用拥挤烯烃核心的顺反异构过程破坏了纳米纤维组装体的π-π堆叠作用，导致CPL信号的消失，构建了首个基于拥挤烯烃分子马达结构基元的光控CPL超分子自组装体系。
基于拥挤烯烃-苝酰亚胺分子基元的超分子光控圆偏振发光材料示意图
苝酰亚胺基元具备大的π共轭体系，在低极性的溶剂中易发生自组装，形成有序的组装体结构，因此通过改变溶剂可控制MPBI组装行为。在非极性溶剂甲基环己烷中，通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、TEM、DLS和CD光谱等方法表明手性纯cis-MPBI自组装成具有π-π堆叠作用的纳米纤维结构诱导产生CPL信号，如(R, M)-MPBI组装成直径为1427 nm左右的组装体，产生l-CPL信号，glum值为5.4x10-3，实现了手性信号从分子层面放大到组装体层面；而在大极性溶剂中，cis-MPBI不产生π-π堆叠自组装体，因此没有观察到CPL信号。另一方面由于拥挤烯烃核心的光致顺反异构性能，紫外光照下cis-MPBI分子构型的变化导致组装体形貌从纳米纤维转变为纳米小球，π-π堆叠作用的破坏使得CPL信号消失，成功构建了第一个基于拥挤烯烃-苝酰亚胺基元的超分子光控动态CPL体系，不仅为可控CPL材料提供了新思路，也为扩展CPL材料在未来生物传感和生物医用领域应用提供了机会，促进新一代可控CPL材料的发展。
该工作由时召涛博士在曲大辉教授的指导下完成，并得到了田禾院士的悉心指导。该研究工作得到了国家自然科学基金委杰出青年基金、重大项目、基础科学中心、上海市市级重大科技专项等项目资金的支持。
文章信息：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207405.