图1模拟分子运动过程
材料科学在社会发展中扮演着非常重要的作用，自古以来，重大的社会变革通常伴随着新材料的出现。通常来说，实用性材料不是由单一组分构成的，多组分材料的优势在于不仅可以结合各组分的优点，还将获得具有更优异的功能特性。随着材料科学的快速发展，特别是分子机器与分子马达的出现，如何了解和观察在固态下的分子运动成为了科学家新的研究目标。近年来，已有利用聚集诱导发光 (AIE)分子研究固态分子运动的报道。但多元体系中固态下分子运动的可视化和调控的研究仍处于起步阶段。
香港科技大学唐本忠院士（现任香港中文大学（深圳）理工学院院长）和吉林大学卢然教授合作，尝试借助有机共晶研究多元体系中固态下的分子运动。研究发现，在氟代苯乙烯基苯并噁唑（FSBO）或吡啶乙烯基苯并噁唑（PVBO）分别与四氰基苯（TCB）形成共晶过程中荧光信号的变化可以直观地反映溶液和固态下的分子运动。例如：在共晶FSBO/TCB形成过程中展现出荧光点亮行为，共晶发射黄色荧光，在共晶PVBO/TCB形成过程中荧光红移且增强，共晶发射绿色荧光，且两种共晶均具有聚集诱导发光特性。在不同压力和温度下，可以通过荧光信号的变化很容易地观察到研磨后的FSBO/TCB和PVBO/TCB混合物中不同的固态下的分子运动行为，室温时，研磨一分钟后的PVBO/TCB可以立即展现出绿色荧光，当温度降为0℃时, 研磨一分钟后的PVBO/TCB只展现出部分的绿色荧光且荧光较弱，当温度降为-78℃时，研磨一分钟后的PVBO/TCB只有蓝色荧光。说明温度会影响二元体系的分子运动。对于FSBO/TCB而言，在室温下研磨一分钟后没有荧光，然而，将研磨过后的FSBO/TCB在室温下放置60个小时后，体系可以展现出黄色荧光。说明了在室温下分子可以自发的发生分子运动。有趣的是，当加热处理放在核磁管两侧的FSBO和TCB时，依据荧光信号的改变探测到FSBO可以向TCB一端移动超过4 mm，并且由于FSBO/TCB在混合不同比例时的荧光颜色不同，可以通过荧光颜色来观察分子在核磁管中向另一侧运动的比例数目。同时，基于共晶在酸刺激下的荧光响应行为，设计了一种信息存储模型和双重防伪体系。该工作利用较为简单的结晶法构建了双组分AIE体系，缩减了有机合成步骤，符合绿色化学的要求。
图2 F/T、P/T共晶的荧光照片以及晶体结构。
图3 信息存储模型和双重防伪体系
该工作为研究固态下的分子运动提供了一个理想的模型体系，丰富了共晶工程学的应用前景。该工作以双组分体系为研究对象，以期能对多组分体系中分子运动的研究有所启发。
全文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02594
原文刊载于【高分子科学前沿】公众号
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