福建物構所在壓力響應發光材料研究中取得進展

　　金屬有機框架（metal-organicframeworks，MOFs）是由金屬中心離子/金屬簇和有機配體通過配位鍵構建的配位聚合物。作為一種無機-有機雜化材料，MOFs具有良好的結晶性、可調節的孔徑、清晰的結構和高度功能化等優點。MOFs具有豐富的發光中心，其發光機制包括金屬離子的發光、有機配體的發光和電子轉移的發光，是一類優秀的發光平臺，其中，作為熒光傳感材料是其最重要的應用之一。近年來，基于MOFs的壓力刺激響應發光材料引起了人們的關注，其研究領域主要集中在高壓范圍內的響應。在低壓，尤其是氣壓下的熒光刺激響應材料要求MOFs對壓力的響應具有更高的靈敏度，即在細微的壓力改變下引起發光基團的變化，因此較難實現。

　　聚集誘導發光（Aggregation-induced emission，AIE）指有機發光團在聚集態比在溶液中表現出更高的光致發光效率的現象，分子內運動受限（Restriction of intramolecular motions RIM）是AIE產生的主要原因。對分子內運動（包含振動和轉動）的控制能夠直接影響熒光，從而成為調控發光、設計刺激響應性熒光的重要手段。 

　　中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室洪茂椿課題組通過合理設計配體，將半取代的AIE型有機配體和稀土離子進行組裝，構建了一例基于鑭系金屬和AIE型配體的MOF：FJI-H31。在FJI-H31中，AIEgen的苯基旋轉處于自由旋轉和完全限制狀態之間，可以通過壓力可逆微調，調控AIE基團的分子內運動，從而實現發光強度的連續變化，最終實現氣壓響應型光致發光MOF。研究人員利用H2TPDB與Gd3+制備了FJI-H31(Gd)，FJI-H31(Gd)在氮氣氛圍下，發光強度隨著環境氣壓的增強而逐步加強，具有良好的線性關系，顯示出優秀的氣壓響應性能。進一步將不同氣體（氮氣、二氧化碳、氬氣及空氣）逐步充入到密閉腔體的FJI-H31(Gd)周圍，可以看到熒光強度隨著氣壓增強呈現逐漸增強的趨勢，并具有良好的線性關系。通過部分摻入Eu3+離子得到的混合稀土框架材料FJI-H31(GdxEu1-x)顯示了基于配體和稀土離子的雙發射中心發光，且雙發射中心的熒光強度會隨著氣壓的增加，出現逐漸增強的變化。雙發射的發光MOF，豐富了發光顏色，提高了檢測的準確性。相關成果以Achieving gas pressure-dependent luminescence from an AIEgen-based metal-organic framework為題于近期發表在Nature Communications上。 

　　相關研究工作得到國家重點研發計劃項目、中科院前沿科學重點研究計劃項目，國家自然科學基金委的支持。 

利用聚集誘導發光配體組裝具有氣壓熒光響應的金屬有機框架材料