余輝材料由于其發(fā)光壽命長，在諸多應(yīng)用場景中顯示出巨大的應(yīng)用潛力。其中，基于光化學(xué)反應(yīng)的余輝材料以其優(yōu)越的按需設(shè)計(jì)和易于納米化的性質(zhì)，在近年來受到廣泛關(guān)注，并被成功應(yīng)用于信息加密、生物成像、生物診療、活體溫度傳感、免疫層析等領(lǐng)域。
然而，由于光化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)單向消耗型的反應(yīng)，隨著激發(fā)時(shí)間和激發(fā)次數(shù)的增加，傳統(tǒng)的光化學(xué)余輝系統(tǒng)中的化學(xué)組分會(huì)被不斷消耗，導(dǎo)致其余輝強(qiáng)度不斷降低，這極大地限制了光化學(xué)長余輝體系的應(yīng)用場景。
近日，復(fù)旦大學(xué)的李富友教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種可重復(fù)的光化學(xué)長余輝體系。作者通過使用一類可重復(fù)充電的“單線態(tài)氧電池”——2-吡啶酮分子，將光敏劑在光照下產(chǎn)生的單線態(tài)氧進(jìn)行可逆存儲(chǔ)，并通過一類具有單線態(tài)氧敏化熒光功能的發(fā)射體分子將單線態(tài)氧的能量轉(zhuǎn)化為發(fā)光，從而實(shí)現(xiàn)超長壽命的近紅外可重復(fù)長余輝。
這種可重復(fù)的光化學(xué)長余輝體系在激光照射后能夠發(fā)射最大波長在753 nm，壽命為18.1 s的超長近紅外余輝，而且能夠在50次激發(fā)循環(huán)中保持穩(wěn)定的余輝強(qiáng)度，對(duì)比傳統(tǒng)光化學(xué)長余輝體系展現(xiàn)出了優(yōu)異的可重復(fù)性。吸收發(fā)射光譜、HPLC和1H-NMR等分析方法在隨后的實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了吡啶酮分子優(yōu)秀的光穩(wěn)定性和可逆存儲(chǔ)單線態(tài)氧的能力，這也是該體系余輝可重復(fù)性的核心。同時(shí)作者還對(duì)該體系的余輝機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的研究，尤其是對(duì)單線態(tài)氧向發(fā)射體傳能的單線態(tài)氧敏化熒光過程進(jìn)行了定量分析，并證明該過程是經(jīng)由發(fā)射體的三重態(tài)中間體實(shí)現(xiàn)的。對(duì)發(fā)射體能級(jí)的理論計(jì)算也從能量的角度驗(yàn)證了該過程的可行性。 最后，作者對(duì)該體系進(jìn)行了拓展并將其發(fā)展為一種通用的實(shí)現(xiàn)可重復(fù)光化學(xué)長余輝的方法，并將其應(yīng)用在了信息加密中。該工作為光化學(xué)長余輝體系提供了一種全新的能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移機(jī)制，并解決了傳統(tǒng)光化學(xué)長余輝體系的消耗問題，將來在生物應(yīng)用中同樣具有巨大的應(yīng)用潛力。 論文信息 Ultra-long Near-infrared Repeatable Photochemical Afterglow Mediated by Reversible Storage of Singlet Oxygen for Information Encryption Lei Chen, Kuangshi Sun, Dr. Donghao Hu, Dr. Xianlong Su, Linna Guo, Jiamiao Yin, Yuetian Pei, Yiwei Fan, Prof. Qian Liu, Prof. Ming Xu, Prof. Wei Feng, Prof. Fuyou Li 文章的第一作者是復(fù)旦大學(xué)的博士研究生陳磊。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202218670
