环金属Ir(III)化合物表现出聚集诱导的电化学发光现象

唐本忠院士及其合作者在2001年提出了聚集诱导发光（AIE）的概念，即化合物在分子隔离的状态不发光或发光很弱，但是它的分子聚集态表现出强光致发光行为。另外，电化学发光（ECL）是在施加一定电压的条件下，电极表面的一些电生物质之间或电生物质与体系中某些组分之间通过电子传递形成激发态，由激发态返回到基态而产生的一种发光现象。ECL在生物传感器、有机光发射二极管和食品分析等方面具有广泛的应用。那么，AIE与ECL结合能否产生一种新的物理化学现象—AI-ECL？近日，南京大学的曹登科（点击查看介绍）、江德臣（点击查看介绍）和叶德举（点击查看介绍）三位教授通力合作，精心设计合成了化合物[Ir(tpy)(bbbi)]，提供了第一例表现出AI-ECL行为的环金属铱化合物。

在[Ir(tpy)(bbbi)]的分子结构中，tpy与bbbi^3-是平面与芳香型配体，有利于形成分子间的π…π堆积。另外，化合物中未参与配位的咪唑氮原子有利于形成分子间的氢键。¹H NMR、TEM和DLS的实验结果表明，相邻的[Ir(tpy)(bbbi)]分子能够通过π…π堆积和氢键作用在DMSO-H₂O (10/90, v/v)中进行超分子组装，形成粒径约为120 nm的纳米粒子。在DMSO-H₂O的混合物中，随着水的体积分数从20%增加到98%，化合物[Ir(tpy)(bbbi)]的ECL强度逐渐增加到最初的39倍，最终强度是相同实验条件下[Ru(bpy)₃]²⁺强度的4.04倍。这一研究结果证明了AI-ECL现象的存在。在含有不同浓度的牛血青蛋白（BSA）的DMSO-H₂O (2/98, v/v)溶液中，该团队进一步探索了化合物[Ir(tpy)(bbbi)]的ECL强度变化。他们发现BSA与[Ir(tpy)(bbbi)]纳米粒子的键合作用减少了铱化合物的分子振动，因此增加了化合物的ECL强度。这些研究不仅澄清了化合物[Ir(tpy)(bbbi)]中的AI-ECL现象，而且为ECL基传感器的设计提供新的思路，即构筑具有AI-ECL行为的传感器。这一成果近期发表在Inorganic Chemistry 上，文章的第一作者是南京大学的研究生高太宝和张晶晶。

该论文作者为：Tai-Bao Gao, Jing-Jing Zhang, Run-Qi Yan, Deng-Ke Cao, Dechen Jiang, Deju Ye

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Aggregation-Induced Electrochemiluminescence from a Cyclometalated Iridium(III) Complex

Inorg. Chem., 2018, 57, 4310, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b03093

导师介绍

曹登科

http://www.x-mol.com/university/faculty/11505

江德臣

http://www.x-mol.com/university/faculty/11521

叶德举

http://www.x-mol.com/university/faculty/49772