Jiancheng Zhou, Yan Jiang, Qingwei Jiang, Simin Lin, Zhouyu Chen, Mengyu Ji, Xinyu Gou, Lingya Peng, Yu Fang. J. Phys. Chem. Lett. 2025, 16, 4853-4860. DOI: 10.1021/acs.jpclett.5c00803.
有机荧光染料的探索因其在生物成像、光电器件和传感等领域的广泛应用而受到广泛关注。通过调控其几何结构与电子结构，这些化合物的多样性得到了极大的拓展。其中，溶剂致变色分子作为非侵入性可视化工具具有特别重要的前景，这主要归因于它们对微环境的高度敏感性。典型的溶剂致变色染料包括尼罗红、丙烷荧光素和月桂荧光素，这些染料在高极性环境中表现出显著的荧光颜色变化。然而，此类染料在高极性环境中的应用受到其较低量子产率的显著限制，主要原因在于增强的非辐射跃迁途径被激活，从而导致荧光猝灭。
图1 (a) 已报道的溶剂致变色策略示意图；(b) Ad-Py分子设计策略的示意图。
在本研究中，我们介绍了一种基于吖啶衍生的荧光团Ad-Py，该化合物在多种溶剂中表现出显著的溶致变色效应以及较高的荧光量子产率。在低极性溶剂中，局部激发态（LE）占主导地位，从而导致较高的荧光量子产率；而在高极性溶剂中，由π电子体系扩展所促进的电荷转移态（CT）则在精细调节能隙与发射波长方面发挥了关键作用，使Ad-Py对微环境的极性变化具有高度敏感性。通过在这些状态之间实现微妙的平衡，Ad-Py充分利用了两种电子结构的优势，既增强了辐射跃迁效率，又提升了对环境的敏感性。此外，基于其对极性变化的敏感特性，我们开发了一种用于检测二氧化硫（SO2）的荧光薄膜传感器，实现了低于10 ppb的检测限。这一策略成功设计出一种新型荧光团，不仅能够展现对极性敏感的发射颜色变化，同时还能保持对极性不敏感的发射强度稳定性。
图2 (a) Acridine, Ad-alkyne, 及 Ad-Py在不同溶剂中的紫外-可见吸收光谱（浓度为 5 × 10-6 M）；(b) Ad-alkyne在不同溶剂中的荧光光谱（激发波长为360 nm，浓度为5 × 10-6 M）。插图：在紫外灯照射下（激发波长为365 nm）拍摄的Ad-alkyne在不同溶剂中的照片。(c) Ad-Py在不同溶剂中的荧光光谱（激发波长为360 nm，浓度为 5 × 10-6 M）。插图：在紫外灯照射下（激发波长为365 nm）拍摄的Ad-Py在不同溶剂中的照片。
第一作者：BV伟德官方网站硕士研究生周建成
通讯作者：BV伟德官方网站房喻院士、彭灵雅讲师
全文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5c00803
