一种基于AIE型给体的连续光捕获系统及其制备方法和应用

本发明属于人工光捕获，具体涉及到一种基于aie型给体的连续光捕获系统及其制备方法和应用。

背景技术：

1、超分子材料与生产生活紧密联系，可广泛应用于各个方面。在生物医药领域，超分子材料是潜在的药物载体。基于主客体相互作用的药物包封由于其生物相容性、疏水腔和衍生物种类较多等特点，具有可调节和可逆的优点，并改善了药物的低利用度；在电子通信方面，水下具有自修复能力和优异力学性能的电子水凝胶材料代替了原始的电子材料。协同弱氢键和强偶极作用使得水下自修复超分子水凝胶具有高拉伸性、韧性好和快速应变自恢复能力，大幅改善了机械损坏后对水下工作的影响；在化学材料方面，超分子可应用于光催化、分子识别、动态防伪等方面。综上，超分子化学是一门多科学交叉的前沿科学，具有极其广泛的应用前景和潜力。

2、科学家们为模拟光合作用中的多步能量转移(fret)过程，致力于构筑不同的人工光捕获系统(lhs)。然而传统的荧光材料往往表现出聚集诱导淬灭(acq)效应，阻碍了人工光捕获系统的发展。近年来，聚集诱导发光(aie)材料被广泛应用，有机aie分子通过超分子策略调控在水介质中可自组装成纳米聚集体，使得其具有不同荧光特性。因此，aie荧光分子组装体为构建人工光捕获系统提供了良好的平台。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于aie型给体的连续光捕获系统。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：(i)以结构式如式(i)所示的化合物tpcnpy形成的超分子纳米粒子作为能量给体，以结构式如式(ⅱ)所示的荧光染料esy作为中继能量受体，以结构式如式(ⅲ)所示的染料sr101为最终能量受体；

5、(ii)化合物tpcnpy在水相中自组装形成超分子纳米粒子纳米颗粒，包裹染料esy和染料sr101，tpcnpy的能量传递给esy，然后再传递给sr101，构筑成连续光捕获系统；

6、其中，化合物tpcnpy的结构式如式(i)所示，荧光染料esy的结构式如式(ⅱ)所示，染料sr101的结构式如式(ⅲ)所示；

7、

8、本发明的另一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法。

9、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括，

10、称取化合物tpcnpy超声形成均匀分散的球形纳米颗粒溶液；

11、向球形纳米颗粒溶液中加入含有荧光染料esy的溶液，超声分散后得到一次能量转移的光捕获系统；

12、向一次能量转移的光捕获系统中加入含有荧光染料sr101的溶液，超声分散后得到二次能量转移的光捕获系统。

13、作为本发明所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法一种优选方案，其中：以结构式如式(ⅳ)所示的化合物c和1,6-二溴己烷亲核取代得到化合物d，化合物d与4-甲基吡啶反应得到目标化合物tpcnpy；

14、所述化合物tpcnpy的制备流程如式(ⅴ)所示；

15、

16、作为本发明所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法一种优选方案，其中：所述化合物c和1,6-二溴己烷亲核取代反应为在n2保护氛围下。

17、作为本发明所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法一种优选方案，其中：所述化合物c和1,6-二溴己烷亲核取代反应的温度为50～65℃。

18、作为本发明所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法一种优选方案，其中：化合物d与4-甲基吡啶反应为在n2保护氛围下。

19、作为本发明所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法一种优选方案，其中：所述一次能量转移的光捕获系统中，化合物tpcnpy与荧光染料esy的摩尔浓度比为50～800:1。

20、作为本发明所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法一种优选方案，其中：所述二次能量转移的光捕获系统中，化合物tpcnpy、荧光染料esy和sr101的摩尔浓度比为1000:20:1～6。

21、本发明的又一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于aie型给体的连续光捕获系统在发光材料中的应用。

22、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述发光材料为光致发光材料，激发波长为375～511nm。

23、本发明的再一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于aie型给体的连续光捕获系统在荧光器件中的应用。

24、本发明有益效果：

25、(1)本发明所述光捕获系统是在水溶液中构建，具有成本低、绿色环保无污染的效果，形式为水分散超分子纳米颗粒，具有结构稳定的特点，储存数周且具备高效发光特性；

26、(2)本发明提供的光捕获系统具有两步连续能量转移过程，能更充分利用能量和更好地模拟自然界光合作用能量转递路径；

27、(3)本发明提供的光捕获系统在非常高的给受体比例情况下仍能较好转移能量，单位受体能够承接高达几百甚至上千倍数量给体转移的能量，同时具备高效能量转移能力和超高的天线效应等优点，第一步能量转移为化合物tpcnpy至中间受体esy，其最高能量转移效率达64.0％，最佳天线效应达16.2，第二步能量转移为中间受体esy至最终受体sr101，其最高总能量转移效率达87.8％，最佳天线效应达9.8；

28、(4)本发明提供的光捕获系统通过控制给受体的比例，实现可调荧光发射，因此在荧光发光器件具有潜在应用前景。

技术特征：

1.一种基于aie型给体的连续光捕获系统，其特征在于：

2.如权利要求1所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于：包括，

3.如权利要求2所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于：以结构式如式(ⅳ)所示的化合物c和1,6-二溴己烷亲核取代得到化合物d，化合物d与4-甲基吡啶反应得到目标化合物tpcnpy；

4.如权利要求3所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于：所述化合物c和1,6-二溴己烷亲核取代反应为在n2保护氛围下。

5.如权利要求4所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于：所述化合物c和1,6-二溴己烷亲核取代反应的温度为50～65℃。

6.如权利要求3所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于：所述化合物d与4-甲基吡啶反应为在n2保护氛围下。

7.如权利要求2所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于：所述一次能量转移的光捕获系统中，化合物tpcnpy与荧光染料esy的摩尔浓度比为50～800:1。

8.如权利要求2所述的基于aie型给体的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于：所述二次能量转移的光捕获系统中，化合物tpcnpy、荧光染料esy和sr101的摩尔浓度比为1000:20:1～6。

9.如权利要求1所述的基于aie型给体的连续光捕获系统在发光材料中的应用，其特征在于：所述发光材料为光致发光材料，激发波长为375～511nm。

10.如权利要求1所述的基于aie型给体的连续光捕获系统在荧光器件中的应用。

技术总结本发明公开了一种基于AIE型给体的连续光捕获系统及其制备方法和应用，属于人工光捕获技术领域。以化合物TPCNPy形成的超分子纳米粒子作为能量给体，以荧光染料ESY作为中继能量受体，以染料SR101为最终能量受体，构筑成连续光捕获系统。本发明提供的光捕获系统具备高效能量转移能力和超高的天线效应等优点，第一步能量转移为化合物TPCNPy至中间受体ESY，其最高能量转移效率达64.0％，最佳天线效应达16.2，第二步能量转移为中间受体ESY至最终受体SR101，其最高总能量转移效率达87.8％，最佳天线效应达9.8。技术研发人员：肖唐鑫,党潇漫,王月红,陈邓立,李正义,孙小强受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10