颠覆罗丹明范式:280 nm斯托克斯位移闭环荧光驱动塑料循环革命

【字体: 时间:2025年09月13日 来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 16.9

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  来自国际团队的研究人员通过分子内电荷转移(ICT)反转策略,成功激活罗丹明传统非荧光内酯形式的发射,开发出新型荧光染料。该染料实现>280 nm斯托克斯位移、>25%固态量子产率(φ),并具备塑料追踪与红外加密双功能,为可持续塑料循环提供创新解决方案。

  

本研究颠覆了传统罗丹明染料的光物理机制,通过分子内电荷转移(Intramolecular Charge Transfer, ICT)反转策略,成功激活其内酯形式(传统上为非荧光态)产生强荧光。新型染料展现出破纪录性能:斯托克斯位移(Stokes Shift)超过280纳米,固态量子产率(φ)高于25%,同时克服了聚集导致荧光淬灭(Aggregation-Caused Quenching)的问题。

研究团队采用供体-受体(Donor-Acceptor)分子工程策略,将罗丹明B的N,N-二乙基替换为吲哚(供体),并将螺内酰胺转化为苯磺酰胺(受体),从而构建出具有"开-闭形式发射反转"特性的新型罗丹明衍生物。通过单晶X射线衍射(Single Crystal X-Ray Diffraction)证实其闭环结构,吲哚取代后的空间位阻效应有效抑制激子耦合,实现固态高效发光。密度泛函理论(Density Functional Theory)计算揭示:与传统罗丹明B的强ICT导致荧光淬灭不同,新型染料呈现中等强度ICT,从而实现荧光增强。

该技术被应用于塑料可持续循环方案:闭环状态的染料用于荧光追踪塑料流向,而经酸处理转为开环状态的不可回收塑料则可作为红外(IR)加密墨水使用,实现从溯源到加密的全链条资源化利用。这项发现为罗丹明染料荧光调控提供了新范式,并推动塑料循环经济发展。

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