聚集诱导发光特性的杂环分子体系研究进展

聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)是Tang等人于2001年提出的光物理领域的一个新概念,是指一类可进行分子内转动或振动的分子体系在溶液中不发光或发光微弱,而聚集后或在固态发光显著增强的现象.由于AIE可以解决传统分子的聚集猝灭发光的难题,这一概念一经报道就引起了世界范围内科学家的兴趣.经过十余年的发展,已有几十种AIE分子体系被报道并被广泛用于有机发光二极管、传感和生物成像等领域.目前已有多篇综述全面总结了AIE领域的成果,但还没有专门的综述报道基于杂环的AIE分子体系的研究进展.本文则针对这一领域进行了较全面综述并对其未来的发展前景进行了展望.     

聚集诱导发光研究的新进展

传统思维的束缚和认知水平的局限往往阻碍了科学正常的发展和人类对未知世界的探索. “地心说” 造成科学家对宇宙探索步伐的极大减速, 以及“生命力学说”对有机化学发展的阻碍, 生动地诠释了这一点. 而原始的创新往往需要打破传统的观念和固有的思维模式.
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聚集诱导发光分子在生物检测领域的应用

聚集诱导发光(AIE)是指一类荧光生色团在溶液状态下微弱发光甚至不发光,而在固态或聚集状态下荧光显著增强的一种光物理现象.具有AIE特性的分子作为荧光探针在生物检测领域有着传统荧光探针分子不能比拟的优点.一方面可以使更多的AIE探针分子结合到生物大分子上获得高亮度的荧光,而不必担心像传统的荧光分子那样发生聚集导致的荧光猝灭,这为荧光检测提供了便利.另一方面,在聚集后发生的荧光急剧变亮的特性可以作为荧光放大检测的定量依据.本文展示一些有代表性的具有AIE特性的分子,重点介绍其在蛋白质、DNA、G4、手性有机胺等生物分子检测中的应用,阐明AIE荧光探针的工作原理和特点,并对AIE荧光探针的设计与应用给予展望.     

聚集诱导发光探针分子在荧光传感中的应用

荧光传感作为化学传感领域中的一项重大技术,具有灵敏度高、选择性好和响应快等优点,但是传统有机发光分子在高浓度或者聚集状态下,容易发生荧光强度的降低或是完全消失,这在一定程度上不利于其在应用中发挥最佳效果.聚集诱导发光(AIE)概念的提出为解决聚集导致发光猝灭(ACQ)的难题提供了方案,实现了发光分子在聚集态下的高荧光量子产率.具有AIE特性的发光分子被用作荧光传感器不仅具有高亮度的荧光信号,而且不必担心由于分子聚集导致的荧光信号的降低或猝灭.同时,由于某些分子聚集程度的增强导致的荧光颜色和强度的变化,可以被用来实现对靶标物的定性和定量分析.本文简述了近几年来AIE分子在荧光传感方面的应用,如离子检测、气体、有机小分子、爆炸物、蛋白质及酶等化学/生物传感器,同时对基于AIE分子的荧光传感器在设计和应用前景做了展望.     

Si基纳米发光材料的研究进展

Si基纳米材料是近年迅速发展起来的一类新型光电信息材料，在未来的Si发光二极管、Si激光器以及Si基光电子集成技术中具有潜在的重要应用，这些材料主要包括纳米孔硅，由SiO2膜、SiOx（x＜2．0）膜与氢化非晶Si（a-Si:H）膜镶嵌或覆盖的Si纳米微粒，Si纳米量子点以及Si/SiO2超晶格等，目前的研究迹象预示，一旦这些材料能够实现高效率和高稳定度的光致发光（PL）或电致发光（EL），很有可能在21世纪初引发一场新的信息革命，主要介绍了过去10年中各类Si基纳米材料在制备方法、结构特征和发光特性方面的研究进展，并初步预测了这一研究领域在今后10年内的发展趋势。     

硅基低维发光材料的研究进展

20世纪90年代,作为硅基光电子学的一个主导发展方向,硅基低维发光材料的研究取得了一系列重要进展。一方面,硅基超晶格、量子阱以及多孔硅的研究不断深化,具有潜在的发展优势。另一方面,由各种成膜技术形成的各种纳米晶硅薄膜、硅基纳米微粒以及由自组织生长方法制备的硅基量子点的研究崭露头角,亦呈现出良好的发展势头。本文综合评述了各类硅基低维材料在发光特性方面的研究进展。     

硅酸盐基质白光LED用宽激发带发光材料研究进展

简要评述了近年来碱土金属硅酸盐基质白光LED用宽激发带发光材料的研究结果与最近进展, 其中富Sr相的(Sr, Ba, Ca, Mg)₂SiO₄:Eu²⁺和(Sr, Ba, Ca, Mg) ₃SiO₅:Eu²⁺具有很宽的激发带, 对450~480 nm的蓝光有很强的吸收, 分别呈现绿色和橙红色发光, 是一种高效的蓝光LED芯片用白光LED发光材料, 其封装发光效率达到70~80 lm/W, 色温4600~11000 K, 可以达到同样芯片封装YAG:Ce的95%~105%. 而三元碱土金属硅酸盐基质MO(M=Sr, Ca, Ba)-Mg(Zn)O-SiO₂发光材料在蓝紫光区(370~440 nm)有较强的激发性能, 能实现红、绿、蓝三色发光, 可应用于蓝紫光/紫外光LED芯片, 具有很高的显色性能, 可以避免不同体系基质材料混用造成的应用困难. 同时, 对该材料及其应用的研究现状和发展方向也进行了分析.     

基于稀土/过渡金属离子掺杂近红外发光材料的研究进展

近红外光具有人眼不可见、生物组织穿透能力强、可以避免自发荧光干扰等特点,因此近红外发光材料在夜视补光、活体成像、生物分析、荧光防伪、气体检测等领域有着广泛的应用.基于稀土/过渡金属离子掺杂的近红外光转换材料,由于其发光效率高、波长连续可调而受到了越来越多的关注.本文总结了最近10年稀土/过渡金属离子掺杂近红外发光材料的研究进展,涉及Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Eu²⁺、Cr³⁺、Cr⁴⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Mn⁴⁺、Mn5+、Mn6+、Fe³⁺等离子掺杂的近红外荧光粉,其中重点阐述了Nd³⁺、Er³⁺、Yb³⁺、Eu²⁺、...     

高分子发光材料效率可获大幅提高

据国家自然科学基金委员会2004年9月14日报道，中科院化学研究所帅志刚研究员与比利时蒙斯-艾诺大学的布雷达斯（J．-L．Bredas)教授、贝利涅(D．Beljonne)博士合作，在高分子发光显示材料效率的理论研究中取得重要进展，研究结果发表于国际著名刊物Advanced Functional Materials．2004．14：684和Physical Review Letters，2004，93：066803。     

多功能高分子材料及其重要应用

新型高分于材料的研究是化学科学与材料科学两大学科交叉渗透形成的前沿热点研究领域。芳香族聚合物材料由于具有特异的多功能如导电性、液晶性、电色性、生物传感性和分离性等,因而近年来受到越来越多的国内外研究者的关注,２０００年诺贝尔化学奖授予了在导电高分子材料研究方面做出开创性研究的美国艾伦·马克迪尔米德、艾伦·黑格和日本白川英树三位高分子材料科学家就充分说明了这一点。     

半导体薄膜材料发光特性研究的新方向

硅基低维材料的可见光发射和ＧａＮ基材料的蓝绿光发射是９０年代半导体薄膜材料发光特性研究的两个新方向。本文从能带工程的角度出发，介绍了硅基低维材料的可见光发射机理；从器件应用的角度出发，介绍了ＧａＮ基材料的蓝绿光发射性质。     

扫描隧道显微镜诱导发光的历史和进展

扫描隧道显微镜(STM)不仅可以用来观察和操纵纳米世界的一个个原子和分子, 而且其高度局域化的隧穿电流还可以用来激发隧道结发光, 能提供隧道结微腔内与各种激发及其衰变有关的局域电磁场响应和跃迁本质等信息. 这种利用STM隧穿电流的激发来研究隧道结发光特性的技术称为STM诱导发光技术(STML). 本文较为详细地介绍了该领域的研究历史、现状与发展趋势. 在简要介绍光子收集与检测等实验技术后, 概述了这一领域在金属和半导体表面方面的主要研究内容, 并针对目前广泛关注的隧道结分子发光进行了详细的阐述. 最后还简单介绍了STM诱导发光机制的理论研究, 并对整个领域的发展进行了展望, 特别是STM诱导分子发光技术对于研究单分子科学、单分子光电子学、以及纳米等离激元学的广阔前景.     

抗体包被微珠诱导细胞膜cadherin分子复合体的聚集

细胞粘合分子ｃａｄｈｅｒｉｎ介导细胞粘合,信号转导和细胞骨架组装。这类跨膜的分子如何适应多种功能而调变其与膜内面粘着斑和细胞骨架分子间的连接的问题可以从微珠实验中得到线索。包被有封闭活性的抗Ｎ－ｃａｄｈｅｒｉｎ单抗的微珠与表达Ｎ－ｃａｄｈｅｒｉｎ的人胚肺接触后,诱导细胞膜上Ｎ－ｃａｄｈｅｒｉｎ分布聚集在微珠周围。     

多功能纳米CT造影剂的研究进展

计算机断层扫描(CT)具有适用面广、价格相对低廉、高效性和高分辨率等特点,是使用最广泛的无创临床成像技术之一.尽管CT的分辨率远高于传统X射线和其他几种成像技术,但因为成像原理的限制,CT很难分辨软组织的微小变化.为增强软组织的对比度,提高疾病诊断的准确性,人们研制了多种CT造影剂.临床上最早使用的CT造影剂是小分子碘化物,但它们具有毒性和循环时间短的缺点限制了其进一步应用.开发纳米尺寸的造影剂能有效增加循环时间,降低造影剂副作用.除了含碘纳米粒子,基于重金属的纳米粒子,如金、钽、镧系、铋等均可作为高效的CT造影剂.这类新型纳米CT造影剂具有更好生物相容性和更长循环时间,在血管和肿瘤的可视化成像中有十分明显的优势.此外,将CT和其他成像技术,如磁共振成像和超声成像等联合使用,则可以实现优势互补,为临床诊断提供更精确、清晰的图像,为疾病的诊治提供更多个体化诊断信息.考虑到目前疾病诊治,尤其是癌症诊治方面存在的问题,整合了诊断和治疗功能的诊疗一体化制剂更适合临床应用.将CT成像和各种治疗方式结合在一起,即开发基于CT成像的多功能诊疗制剂,可以实现对疾病的实时成像和监控治疗.本文介绍了CT成像的基本原理和当前常用的几种CT造影元素,包括碘、金、铋、钽、镧系元素等,综述了目前多功能纳米CT造影剂的研究现状、发展趋势和面临的问题.     

X射线发光光学断层成像的研究进展

X射线发光光学断层成像(XLOT)是一种利用X射线照射生物体内的纳米发光材料进行成像的新型光学分子成像技术.对比现有光学分子成像技术,XLOT能够同时进行功能和结构成像,并且具有更高的成像深度和成像分辨率,具有广泛的应用前景.本文对XLOT成像技术的研究现状进行综述,回顾了不同XLOT系统的成像原理、系统组成以及各自的优缺点,概述了现有XLOT重建方法及其最新进展,总结了目前XLOT中常用的成像探针,在此基础上,介绍了XLOT技术在预临床诊断上的应用现状,最后对XLOT未来的研究方向进行了展望.     

水声超材料研究进展

水声材料的应用是潜艇等水下航行器实现声隐身及提升声探测性能的关键所在.近年来,随着声学超材料的蓬勃发展,各种类型的水声超材料也被提出.相比空气声,水中声波波长更长,传播损耗却小得多,故水声比同频率空气声更难以控制;此外,水介质的密度和声阻抗比空气介质大得多,常规金属不能再被视为刚性而变成弹性体,且水对结构的流体负载不能忽略,故水声超材料的设计和性能预测更为复杂.本文综述了近年来水声超材料的发展历程,主要针对吸收型、去耦型、聚焦型三类与潜艇声隐身和声探测密切相关的水声超材料,对其分类、基本特性、物理机理、研究动态等进行了详尽归纳和总结,并对其发展中面临的难题和趋势进行了探讨和展望.相比传统材料,水声超材料展现出众多超常声学特性,但仍存在低频宽带声波调控能力有限、不能有效兼顾大静压等环境要素、加工制造工艺不足等问题.未来研究中应着力克服上述不足,朝着低频宽带、全向、大平面尺度、亚波长厚度、轻量化、大耐压及多功能复合、环境适应性等方向发展,以更好地实现工程化应用.     

强激光诱导的材料界面不稳定性

在高功率激光器内部激光工作物质和光学元件,窗口镀膜材料的设计中,传能光纤以及制导传感器抗激光致盲材料的设计中,对材料的抗激光性能问题都要有所考虑.大量实验表明,材料表面和界面是较容易损伤的部位.现有的研究大都注重体材料损伤过程的描述上,而对材料界面的激光损伤微观机制的研究甚少.在抗激光材料的设计中,很需要对材料的微观过程有深入的认识.通过对微观过程的分析,引出一些可控制的物理参量,如调制掺杂异质结的调制掺杂浓度.在材料设计中通过调节这些可控制参量,从而使材料能承受某一功率范围的激光辐照.     

维生素A酸诱导的HL-60细胞的吞噬发光测定

维生素A酸(Retinoic acid,RA)能够诱导人的早幼粒白血病细胞系HL-60向粒细胞方向转化并逐渐成熟。诱导后细胞的形态、膜表面糖蛋白及吞噬氧化能力都有变化。本文采用吞噬发光技术(CL)测定RA诱导后的HL-60细胞的吞噬氧化能力,并与NBT     

铁基超导材料制备研究进展

超导现象于1911年首次被发现, 此后科学家们一直都在寻找拥有更高临界温度的超导材料, 研究重点也逐渐从金属系物质转到铜氧化物. 目前, 物理学界对高温超导机制仍未形成一致看法, 研究人员希望在铜氧化物超导材料以外再找到新的高温超导材料, 以期从新的途径来破译高温超导机理. 2008年初, 日本学者发现了临界温度可以达到26 K的新型超导材料—— LaO_1-xF_xFeAs, 这一突破性进展开启了科学界新一轮的高温超导研究热潮. 随后, 科研人员在这一体系中展开了积极的实验和理论研究. 中国科研机构, 特别是中国科学院, 迅速开展了卓有成效的研究工作, 在新一轮的高温超导研究热潮中占据了重要位置. 铁基超导材料的研究正在持续升温, 新的发现层出不穷. 本文按照体系分类, 以时间顺序, 分别对铁基超导材料的四大主要研究体系(“1111”体系、“122”体系、“111”体系和“11”体系)的具体材料制备研究进展进行了分析, 比较全面地介绍了各种铁基超导材料的合成方法及其关键物理参数.