【高分子】阴离子聚合马来酰亚胺制备无芳香结构的新型全彩高分子荧光材料

非共轭发光材料是一类不含稠环或芳杂环，仅含有孤对电子或不饱和键的新型发光材料，近年来受到人们的广泛关注。但目前非共轭发光材料的发光颜色相对单一，难以做到可见光区大范围的荧光调节，同时这类材料的发光机理尚不明晰。近期， 中科院化学所张军 研究员团队报道了一种 基于马来酰亚胺聚合物的新型全彩非共轭荧光材料，通过调控阴离子聚合反应条件，即可实现荧光材料在可见光区的连续调控。

图1. 制备及表征

图2. 荧光性质调控

研究人员采用高压实验探究了此类非共轭荧光材料的发光机理。当压力由0.7 GPa提高到11.7 GPa时，聚马来酰亚胺荧光发射强度降低且最大发射波长红移，当撤去压力时，荧光强度回复，波长蓝移。研究发现，高压下荧光的变化是由于分子发生形变，分子间距离缩短，促进了空间电荷转移，导致波长红移并伴随荧光强度降低。

图3. 压力依赖的荧光性质

有趣的是，传统非共轭材料表现出的簇发光现象相反，这类荧光材料表现出了类似于ACQ的发光特征。进一步研究发现，聚马来酰亚胺重复结构单元的分子内及分子间电荷转移是其非共轭荧光产生的根本原因。自由基聚合产物为C-C连接，只存在孤立的D-A电子离域，而阴离子聚合产物主要为C-N连接，连续的D-A-D-A结构可以实现分子内和分子间电荷转移，极大地促进了电子离域，从而使发射波长红移，荧光量子产率降低。

图4. 发光机理

同时，这类荧光材料具有良好的生物相容性，可应用于防伪、指纹识别以及金属离子响应识别等领域。

图5. 材料应用示例

上述结果发表在 Nature Communications 上。论文第一作者为化学所博士生 季欣 ，通讯作者为 田卫国 副研究员， 宋广杰 副研究员和 张军 研究员。