荧光光谱助力研发电致荧光变色分子开关

作者：榆   钱    吉林大学

现代生活可谓离不开电子信息技术，离不开二进制为我们带来的数字生活。

传统信息技术的二进制大部分依靠电信号来实现，然而随着科技的进步发展，更多能够实现二进制的媒介逐渐也被开发出来，为人们生活的便利性再一次提供了无限的可能。

譬如在化学领域中，分子开关便是其中的佼佼者。

最初分子开关指通过激活或失活机制，控制细胞内信号传递反应的蛋白质，如今凡是具有稳态特性，并在外界环境的刺激下（光、电、热、磁等），在某些方面（构型、元素价态、振动等）呈现出可逆的不同状态并得到不同信号的，都可以称为分子开关。

简单的说，只要此物在外界刺激下，使信号传递的过程呈现不一样的状态，并能被有效的识别出来，即可被尊为分子开关。 

分子开关种类繁多，包含如有机变色分子开关、荧光分子开关、磁性分子开关、生物分子开关等，在各个方向上的研究也是百花齐放，在此就不一一赘述了，今天我就给大家介绍下电致荧光变色分子开关。

听说，电致荧光变色分子开关的研发更有发展潜力哦

电致荧光变色分子开关，在一定电压刺激下可以呈现出不同荧光变色现象，展现出不同的荧光发射。因为这一特殊性质，电致荧光变色分子开关颇具发展潜力，譬如国立台湾大学liou课题组报道的一类非共轭的聚苯胺类电致荧光变色材料。它量子产率高（21%）、对比度大（242）、响应速度快（0.4s），是一类非常具有商业价值的材料。

（上述文章使用的聚合物分子；来自原文献）

如今科学家们也在试图开发其在环境分析、临床医学、光学信息存储、生物成像及高分辨荧光显微镜方面的应用。

（ppg aerospace公司展示了波音787飞机上使用的该公司的电致变色窗技术；图片来源于网络）

（电致变色玻璃；图片来源于网络）

（防眩目后视镜；图片来源于网络）

最近延世大学团队就报道了一类基于氟硼二吡咯(bodipy)设计的电致荧光变色分子开关的最新应用，我们一起来看看吧。

通常情况下，电致荧光变色分子开关是基于bodipy分子设计的。这种分子具有较高的摩尔消光系数和荧光量子产率、较窄的的吸收和发射峰、较好的化学稳定性等优点，是目前研究和应用最广泛的荧光化合物之一。

延世大学的研究团队便通过设计得到了五种不同结构的分子及其在单电子化学还原过程中可能呈现出的不同稳态。

图为五种分子及其在单电子化学还原过程中呈现的两种不同稳态

在这一研究过程中，延世大学的团队需要对这五种分子在氧化态及还原态时的不同荧光发射及其循环稳定性进行检测。此时horiba  fluorolog-3 发挥很大作用，通过预留的通路将它与外接稳压器装配好后，表征实验即可进行。下面就让我们看看它们的表现吧。

电致荧光变色器件结构示意图（图片来自原文献）

上图展示了分子4在实验中的表现；视频来自原文献si 

结果表明，分子4在实验中有最好的表现：肉眼可辨的响应时间、较高的对比度（6.1）̷̷在循环测试中分子4也有不俗的表现(1000次损失20%)。在这样连续长时间的仪器使用过程中，horiba fluorolog-3高度的仪器稳定性为长时间的测试提供了保障。

fluorolog 采用模块化设计，既可实现稳态测量，也可实现瞬态测量（tcspc技术）,按应用需求来定制光谱仪。搭配单光栅、双光栅以及成像光谱仪，具有超高灵敏度。

这篇工作得到了目前已知的在近红外区发射的最优秀的电致荧光变色材料。

不过看起来，这样的结果与实际应用还是有一段距离要走，但可贵的是它们正在从理想通往现实应用的道路上前进着，让我们拭目以待吧！

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