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远程光控高强度稀土杂化发光凝胶—凝胶可逆相转变

来源:河北工业大学 日期:2018-01-16 加入收藏

 
  发光水凝胶由于在生物成像、药物传递、OLED、荧光传感等领域的重要应用已引起了人们的广泛兴趣。与量子点、有机染料等发光基团相比,稀土配合物由于具有吸光能力强、激发态寿命长、色纯度高、发射谱线丰富、量子效率高等优点而被认为是一种理想的发光中心。

  然而,目前稀土杂化水凝胶的制备,特别是高强度稀土水凝胶的制备仍然面临严峻的挑战:

  1)水分子中O-H的高频伸缩振动与中心稀土离子发生耦合,导致中心稀土离子产生非辐射衰变,造成荧光猝灭。

  2)稀土发光水凝胶面临的另一挑战是如何制备具有刺激响应性的智能凝胶。常见外界刺激源有光、电、磁、温度、pH、氧化还原等,然而稀土离子发光性能对环境极为敏感,酸性或者强碱环境均会导致稀土荧光猝灭;氧化还原也容易引起稀土离子价态的变化,因此制备含稀土离子的刺激响应性智能材料对刺激源提出了更高的要求。

  与其他刺激源相比,光控具有远程、清洁、快速、高效等优势,光照射已成为实现精确可控可逆智能凝胶体系的理想刺激源。因此,构筑具有光刺激响应性的智能稀土发光水凝胶已成为众多科研工作者的研究目标。

  近日,河北工业大学李焕荣团队采用多级杂化自组装的策略成功构筑了高强度稀土杂化发光水凝胶并实现其远程光控凝胶凝胶的可逆相转变,这在具有此高的弹性模量的凝胶中尚属首次报道。
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  该团队近期一直致力于利多级杂化自组装的策略构筑高机械强度、高含水量且具有自修复性能的稀土杂化发光水凝胶(Adv.Funct.Mater.,2017,27,1604379;Macromolecules,2017,50,1141-1146)。
 
  最近,他们又合成了环糊精修饰的稀土配合物,在引入偶氮苯客体分子后得到了具有光刺激响应性的α-环糊精/偶氮苯主客体包合物,并将其作为“分子胶水”将纳米粘土片层交联,得到了高强度发光水凝胶,进一步通过紫外/可见光的交替刺激成功实现了凝胶溶胶的可逆相转变。并且,偶氮苯的光致异构波长(365-450 nm)与稀土配合物的激发发射波长完全无冲突,二者之间亦无电荷/电子转移等过程的存在,因此远程光控凝胶溶胶的相转变并未影响凝胶的发光性能。在此基础上,他们通过调节凝胶中稀土离子的种类及比例(Eu3+/Tb3+)实现对杂化水凝胶发光颜色的调控。

  相关成果近期发表在Angew. Chem. Int . Ed. 上,文章的第一作者为李志强博士。
 
 
 

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