综述:聚合物非共轭体系中的光致发光:新兴趋势与应用

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Current Engineering Letters and Reviews

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  (编辑推荐)本综述系统探讨了非共轭发光材料(NCLMs)的独特光物理性质,揭示了其缺乏传统发光基团却通过聚集态构象变化(如AIE、CTE、CEE机制)实现发光的现象,为生物成像、光电设备等领域的理性设计提供了理论基石。

  

Abstract
非共轭发光材料(NCLMs)因其独特的聚集态发光行为(如浓度依赖性、激发波长依赖性)和优异的生物相容性,成为生物医学与光电领域的研究热点。这类材料通常不含传统芳香基团,其发光机制源于分子内电子给体域(如羟基、胺基)的聚集诱导空间共轭(TSC)效应,以及固态下分子构象刚性化导致的辐射跃迁增强。

光物理机制与结构关系
NCLMs的发光现象可归纳为三类:

  1. 聚集诱导发光(AIE):高浓度或固态时,分子内运动受限(RIM)导致非辐射通道关闭,如聚乙二醇衍生物通过C-O-C链段堆积形成发光簇;
  2. 簇触发发射(CTE):电子给体基团(如-NH2
    )通过n-π*跃迁形成激发态复合物,典型案例为聚乙烯亚胺在紫外激发下产生蓝光;
  3. 交联增强发射(CEE):分子间二硫键等交联结构通过限制振动耗散提升磷光量子产率,适用于柔性OLED基底。

应用前沿
在生物成像领域,NCLMs的pH响应型AIE特性(如聚丙烯酸-苯胺共聚物)可实现溶酶体特异性标记;而CTE主导的碳点材料因其超小尺寸(<10 nm)和低毒性,被用于活体肿瘤边界识别。光电方向,基于CEE机制的环氧树脂复合材料在紫外LED封装中展现出>80%的光提取效率。

挑战与展望
当前NCLMs的能级调控仍依赖经验性设计,未来需结合机器学习预测TSC效应与分子拓扑结构的关联。此外,开发兼具近红外发射(>700 nm)和可降解性的NCLMs将是突破深组织成像瓶颈的关键。

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