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  超分子形貌對研究超分子結構和構筑多功能材料具有重要意義。比如，囊泡，膠束，納米管納米纖維等可以用于藥物遞送，催化載體，傳感顯示等領域。因此，研究并實現超分子的多形貌轉變自組裝不僅可以推動超分子化學發展，而且對構筑新型的功能材料具有重要意義。聚集誘導發光（AIE）是指一類分子在在溶液中幾乎不發光，而在聚集狀態或固體薄膜下發光增強的現象。2001年，香港科技大學唐本忠院士首次提出“聚集誘導發光”的新概念，引發了發光材料的革命，成為化學和材料的前沿領域之一。聚集誘導發光材料具有光穩定性好、信噪比大、Stokes位移大、對濃度的難受性強、熒光有無到有變化等特點，在生物成像中有著廣闊的應用前景。由于聚集誘導發光是對聚集過程的一種研究，而超分子也是研究有序的聚集過程，因此，將聚集誘導發光與超分子自組裝結合起來是一件自然又很重要的事情， AIE分子的自組裝不僅可以為研究超分子的自組裝提供新的手段，而且還可以構筑出新型的超分子發光材料。所以研究發展AIE分子的超分子自組裝具有重大的意義。

  近日，唐本忠院士團隊深圳大學AIE研究中心在Advanced Science 上發表了題為“Controllable and Diversiform Topological Morphologies of Self-Assembling Supra-Amphiphiles with Aggregation-Induced Emission Characteristics for Mimicking Light-Harvesting Antenna”的研究論文（DOI: 10.1002/advs.202001909）報道了利用一種超兩親AIE分子實現超分子多形貌轉變的自組裝，即利用一種構筑基元即可在不同的溶劑和溫度體系中構筑出不同的超分子組裝體比如，片狀膠束，囊泡，納米帶，納米線，甚至是納米線圈。與此同時，利用超分子組裝過程中AIE分子的高度聚集誘導發光，作者以這種新型的超分子結構為平臺，合理的安插上FRET能量受體，成功地構筑出高效的光捕獲天線。

圖1.超兩親AIE分子構筑策略和組裝策略示意圖。

  首先，作者選用1，4-二甲氧基對苯二甲醛這樣的一個新型AIE分子為構建核心，在其1，4-二甲氧基位置修飾替換成可以復合β-環糊精的客體分子金剛烷，構筑出一種新的AIE客體分子。通過測試表明這種新的分子仍然具有很好的AIE性質。之后在其溶液中加入β-環糊精，并且通過核磁證明形成新型的bola型超兩親分子。將這種超兩親分子分散到不同體系的溶劑中，超聲然后靜置，發現可以形成不同的超分子組裝體。比如，在MeCN/H₂O、 Ethol/H₂O、DMF/H₂O的體系中，都會有樹葉裝的片層結構超分子結構形成；然而在THF/H₂O體系中，其形貌發生很大變化；在THF/H₂O=1：9，30℃體系中，其可以形成狹長的帶狀組裝體；而進一步提高THF比例，可以發現超分子組裝逐漸變成線狀結構，甚至最終形成空心的球狀囊泡。而且如果將同樣的THF/H₂O體系組裝體系升高溫度，發現其組裝體會進一步變化。比如，將THF/H₂O=1：9體系溫度升高到60℃，發現其袋裝結構變為粗的線狀結構，而且還伴隨著巨大的環狀組裝體產生；而在60℃溫度中逐漸提高四氫呋喃比例可以發現有很多漂亮的多重線圈產生。作者進一步的對這一超分子組裝現象進行深入的機理研究。首先，通過長單晶的方法作者得到了1，4-二甲氧基對苯二甲醛這個AIE分子的單晶，通過單晶解析發現1，4-二甲氧基對苯二甲醛與傳統的AIE分子相比，其優勢之處在于這樣的新型AIE分子平面性強，而且分子間有多重的弱相互作用（包括弱的π-π相互作用、O-C相互作用、O-H相互作用、C-H相互作用），結合主體分子環糊精的強的超分子作用，整個超兩親分子會依靠多重的超分子作用堆疊排列形成有序的超分子組裝體，而一旦改變溶劑或者溫度等因素，勢必會影響他們的分子間相互作用，造成構筑基元發生堆積模式的改變，結果致使超分子組裝體發生巨大的改變。

圖2.基于超兩親AIE分子地形貌轉變自組裝SEM表征數據。

  由于超分子組裝是一個聚集過程，那么這一新型的AIE超兩親分子自組裝過程必然會伴隨著聚集誘導發光產生。作者通過高分辨熒光顯微鏡觀察發現不同的超分子組裝體都有綠色的熒光產生。而且，在MeCN/H₂O或Ethol/H₂O的體系中，形成的超分子樹葉裝的片層結構熒光強度高而且穩定。這為AIE超分子組裝材料的進一步應用提供了強有力的支持。光合作用是將光轉換成能量的一個過程，是生命體獲得能量的一條重要途徑，而光合作用過程中重要的一個過程就是吸收和傳遞光源，光合作用天線即是完成這一過程的基本單元。光合作用天線在吸收和傳遞光的一條重要路徑即是通過熒光共振能量轉移來完成（FRET），高效的FRET效應是完成高效的光合作用的保證，因此研究和模擬構建人工光合作用天線具有重要的意義。此體系選用的AIE分子吸收光譜在300-450 nm之間，發射光譜在450-600 nm之間；羅丹明B的吸收波長在450-600 nm之間，發射光譜在550-700 nm之間，所以，從光譜上可以觀察出此體系的AIE分子的吸收峰與羅丹明B的吸收光譜沒有重疊部分，而發射光譜與羅丹明B的吸收光譜會有一部分重疊。從光譜數據上可以預測本AIE體系可以與羅丹明B構成很好的FRET供受體對。如果進一步的在超分子結構上修飾上受體羅丹明B滿足FRET因素要求，那么此超分子結構材料即可構筑出一種新型的高效光捕獲天線。作者通過在β-環糊精上修飾上羅丹明b而成功地構筑出含受體的主體基元，其再與AIE客體分子復合就可以成功地將供受體引入到同一體系中，而且供體與受體的距離也恰好滿足FRET的基本要求。除此之外，由于羅丹明是通過共價方式限域地修飾在環糊精上，可以巧妙地避免其發生ACQ淬滅，很大地提高受體的熒光發射效率。將這種含有供受體的超兩親分子組裝構筑出的超分子組裝體必然是一種很高效的光捕獲天線。最終，作者通進一步過熒光光譜、熒光壽命以及激光共聚焦測試研究證實了這種高效的光捕獲天線的成功構筑。

圖3. 基于超兩親AIE分子自組裝結構為平臺構筑高效地光捕獲天線。

  該論文的第一作者是深圳大學AIE研究中心付爽博士，深圳大學AIE研究中心王東副教授和唐本忠院士為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金，廣東省杰出青年基金，深圳大學自然科學基金等經費支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202001909