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基于π-π和p-π共軛效應(yīng)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(yīng)用一直是化學(xué)和材料領(lǐng)域的熱點課題之一。然而，這類共軛效應(yīng)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(xué)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(yīng)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(shè)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(yīng)用的創(chuàng)新。

有機硅實驗室盧華教授課題組前期設(shè)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(xué)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(xué)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(yīng)用示意圖

最近，該課題組設(shè)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(yīng)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(yīng)，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(shè)計策略。

相關(guān)研究成果發(fā)表在中國化學(xué)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(xué)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(xué)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