Polimerizzazione anionica della maleimide non aromatica per ottenere il massimo

Nature Communications volume 13, numero articolo: 3717 (2022) Citare questo articolo

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Il luminoforo non convenzionale o non coniugato senza aromatici policiclici o coniugazione π estesa è una stella nascente nel campo dei materiali luminescenti. Tuttavia, la regolazione continua del colore di emissione all’interno di un’ampia regione visibile tramite una progettazione molecolare razionale rimane piuttosto impegnativa perché il meccanismo della luminescenza non convenzionale non è completamente compreso. Qui presentiamo una nuova classe di luminofori non convenzionali, poli(maleimmide) (PM), con emissione di colori che può essere finemente regolata mediante polimerizzazione anionica anche a temperatura ambiente. È interessante notare che le caratteristiche generali della luminescenza non convenzionale, dell'emissione innescata da cluster, ad esempio dell'emissione potenziata dalla concentrazione, non sono osservate nei PM. Invece, i PM hanno caratteristiche simili al quenching causato dall'aggregazione dovuto al potenziato trasferimento di carica intra/intermolecolare. Un materiale luminescente biocompatibile sintetizzato da un monomero a basso costo mostra grandi prospettive nella produzione e nelle applicazioni su larga scala, tra cui la stampa di sicurezza, l'identificazione delle impronte digitali, il riconoscimento degli ioni metallici, ecc. Fornisce inoltre una nuova piattaforma di progettazione molecolare razionale per ottenere risultati completi. colore luminescenza non convenzionale senza sostanze aromatiche.

Fin dalla prima scintilla di fuoco, l’umanità non ha mai smesso di ricercare nuovi materiali luminescenti, dai primitivi minerali fosforescenti a lungo residuo presenti in natura ai materiali luminescenti artificiali all’avanguardia (punti quantici, punti di carbonio, perovskite, ecc.)1,2, 3,4. Negli ultimi anni, lo sviluppo di materiali luminescenti organici è cresciuto rapidamente grazie ai loro vantaggi competitivi, come strutture molecolari incredibilmente diverse, emissione finemente sintonizzabile ed elevata resa quantica rispetto ad altri materiali luminescenti artificiali. I luminofori organici tradizionali possono essere generalmente classificati in materiali con quenching causato dall'aggregazione (ACQ)5,6 e materiali con emissione indotta da aggregazione (AIE)7,8 in base alle loro diverse caratteristiche di emissione intrinseche. I luminofori ACQ o AIE sono sempre composti da sistemi estesi di elettroni π o di coniugazione con delocalizzazione elettronica ad ampio raggio (ad esempio, aromatici policiclici o eterociclici), che è l'origine della loro fotoluminescenza nella regione visibile (400–700 nm).

La luminescenza non convenzionale ha una lunga storia9 ed è stata ripresa negli ultimi anni. Diversamente dai luminogeni ACQ e AIE, i luminofori non convenzionali contengono solo eteroatomi ricchi di elettroni con elettroni a coppia solitaria (ad esempio, N, O, S e P) o legami insaturi isolati (ad esempio, C=O, C=C, C=N , C=O e C≡N) che di solito non sono considerati i tipici luminofori. In precedenza, solo casi isolati di luminescenza non convenzionale venivano occasionalmente osservati in alcune biomolecole e polimeri naturali, ad esempio enzimi, proteine10,11, amido, cellulosa e alginato di sodio12. Ispirandosi a precedenti studi pionieristici, è stato scoperto un numero crescente di luminofori polimerici non convenzionali che mostrano emissione potenziata dalla concentrazione, luminescenza dipendente dall'eccitazione e persino emissione tripletta13,14,15,16,17,18,19,20,21,22, ad esempio, polietilenimmine, poliacrilonitrile e poli(etilenglicole)23. Va notato che solo i legami σ saturi (–O–, –S–, –OH, –NH–, –NH2, –SiO) o i legami insaturi isolati (–COO–, –COOCO–, –NHCO–, – NHCS–, –OSO–, –PO3–, –COOH, –CN, –C5H5N, –SO3H) sono coinvolti nella struttura principale o nei gruppi pendenti dei precedenti oligomeri luminescenti non convenzionali, polimeri, macromolecole e supramolecole. Beneficiando di queste semplici strutture chimiche rispetto ai luminogeni aromatici ACQ e AIE, i luminofori non convenzionali hanno molti meriti intrinseci desiderati nella produzione su larga scala e nelle applicazioni pratiche, ad esempio breve percorso sintetico, facile disponibilità ed efficiente lavorabilità. In particolare, senza potenziale citotossicità da parte degli aromatici ciclici, nascono luminofori non convenzionali con eccellente biocompatibilità, che è molto interessante nelle applicazioni biologiche e mediche.