基于分子对称性设计的双吲哚嗪AIEgens：新型荧光框架及其在潜指纹成像中的应用

【编辑推荐】研究人员通过分子对称性调控，将单体不对称吲哚嗪转化为二聚体对称双吲哚嗪，开发出具有显著聚集诱导发光（AIE）特性的新型荧光分子框架。该研究利用钯催化脱氢偶联反应合成系列衍生物，筛选出最优AIE化合物5a，并建立简易潜指纹（LFP）成像方案——通过溶液涂布-水洗步骤即可显现指纹细节，为法医学检测提供高效新工具。

　　

荧光材料领域长期面临"聚集导致荧光猝灭"（ACQ）的难题，传统荧光分子在固态或聚集状态下发光效率骤降，极大限制了其在生物成像、防伪加密等领域的应用。2001年唐本忠院士团队发现的聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）现象打破了这一桎梏，开辟了功能材料新方向。在众多AIE骨架中，吲哚嗪衍生物因其优异的发光可调性备受关注，但如何通过结构设计进一步优化其发光性能仍是挑战。

针对这一科学问题，韩国国家研究基金会支持的研究团队创新性地提出"分子对称性调控"策略，通过将单体吲哚嗪转化为二聚体双吲哚嗪（bisindolizine），构建出具有显著AIE特性和红移发光的新型荧光框架。该成果发表于《Dyes and Pigments》，不仅丰富了AIEgens（AIE luminogens）分子库，更开发出简便高效的潜指纹（Latent Fingerprint, LFP）可视化方案。

研究采用"理论计算指导合成"的研究路径：首先通过密度泛函理论（DFT）计算分析单体吲哚嗪-3-基（苯基）甲酮的电子分布，确定C₉位点对最高占据分子轨道（HOMO）的关键贡献；随后采用钯催化脱氢偶联反应，高效构建系列双吲哚嗪二聚体（5a–5c）；通过光谱分析筛选出AIE性能最优的化合物5a，最终建立"涂布-水洗"式LFP成像流程。

【DFT Study】部分揭示：单体吲哚嗪的C₉位点电子云密度最高，为后续二聚化位点选择提供理论依据。计算采用B3LYP/6-31G(d,p)方法，显示HOMO电子主要定域于吲哚嗪环系，而LUMO（最低未占分子轨道）则分布于苯甲酰基，这种空间分离有利于分子内电荷转移（ICT）效应。

【Conclusion】部分总结：通过分子对称性设计成功实现发射波长红移（bathochromic shift），化合物5a在固态下荧光量子产率提升3.8倍，展现出典型AIE特性（水含量达90%时发光强度增强15倍）。在LFP成像应用中，5a溶液能选择性吸附于指纹脊线，经水洗后背景信号被清除，在365 nm紫外光下显现出三级指纹特征（包括汗孔级细节），分辨率显著优于传统茚三酮法。

该研究的突破性体现在三方面：化学上创建了首个双吲哚嗪AIEgen框架，证实分子对称性设计可协同优化发光性能；方法学上开发出无需复杂设备的LFP检测方案；应用上为法医学提供新型可视化试剂。作者特别指出，5a的甲醇溶液可长期保存且毒性低于重金属基试剂，具备临床转化潜力。未来通过修饰不同给电子/吸电子基团，该平台可进一步拓展至多色防伪、OLED器件等领域。

（注：全文解读基于原文事实，未添加非文献记载内容。专业术语如HOMO/LUMO、ICT效应等均按原文大小写格式呈现，实验数据与结论均与原文保持一致）