湖州师范学院张玉建《德国应化》：颜色可调的有机防伪材料

近日，湖州师范学院张玉建副教授课题组在化学领域的顶级期刊《Angewandte Chemie》（IF=12.1,Nature 指数期刊），以Hot paper形式发表了颜色可调的有机防伪材料的研究工作 “Excitation Wave length Dependent Fluorescence of an ESIPT Triazole Derivative for Amine Sensing and Anti-Counterfeiting Applications”。张玉建副教授、浙江工业大学张诚教授和香港理工大学黄维扬教授为论文共同通讯作者，湖州师范学院为第一完成单位和第一通讯单位。

激发波长可依赖的荧光（Excitationwavelength-dependent emission）是一种在改变激发能量（波长）时，其荧光颜色（发射波长）会发生变化，在防伪、生物成像上具有潜在的应用价值。目前，具有激发波长依赖性质的荧光材料主要有以下两类：纳米材料（碳/硅量子点）和金属配合物。相对于上述材料，纯有机小分子具有可加工，易修饰，生物相容性好的特点。根据卡莎规则（Kasha´sRule），光子（荧光）从高能激发态经过内转换弛豫到最低激发态，然后经过辐射跃迁发射出荧光，显然发射波长与激发光的能量是无关的。特别在聚集态下，荧光分子的上述内转换速率（约为10-12s）会更快。因此，如何设计、构筑具有激发波长依赖的有机荧光材料依然是该领域亟待解决的难题。

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针对以上难题，湖州师范学院张玉建课题组巧妙地将激基缔合物（Excimer）引入到激发态质子转移（ESIPT）分子中，形成多种非平衡的激发态（LE态，Excimer，ESIPT的酮式）。然后，通过改变激发能量调控激发态的内转换通道，最终实现激发波长依赖的荧光性质。结果表明，分子的晶体粉末在高能量激发（小于350nm）时，形成ESIPT的酮式结构，观察到的是橙色荧光。而在低能量波长（大于365nm）的光照射下，激基缔合物发光起着主导作用，荧光颜色变为浅绿色。将该荧光分子制成二维码，在自然光下其不可见，然而在365nm的紫外灯照射下，可观察到淡绿色的二维码。有趣的是在254nm紫外光激发下得到一个可扫描的橙色二维码，达到防伪的目的。同时，该荧光分子能高灵敏地识别环境中的胺衍生物，对氨气（NH3）检测限可以低至14.1ppm。比如将秋刀鱼30℃环境放置两天，检测试纸上的荧光材料将从淡绿色变为亮绿色，以上结果说明该试纸可高灵敏地识别动物蛋白的腐烂。以上结果表明，通过控制多种非平衡激发态的弛豫通道实现激发波长依赖荧光的设计思路是可行的，同时也为制备有机防伪材料开辟了新的道路。

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（备注：扫描橙色二维码，可链接湖州师范学院主页）