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光合作用是许多植物以及绿色细菌赖以生存的重要生命活动，它可以高效的将太阳能转化为化学能并加以储存。受自然界光合作用的启发，许多研究学者投入了大量精力设计并构建了许多高效的人工光捕获系统(ALHSs)。现如今常见的光捕获体系主要是通过树突状分子，卟啉列阵，聚合物等进行构建。但是以上这些基元往往合成相对复杂并难以进行修饰，这大大限制了ALHSs的应用。因此设计合成新型的ALHSs并扩展其应用具有重要的意义。

超分子自组装因其易于合成、可调控的特性，为构筑新型的ALHSs提供了更多的机会。由配位驱动自组装所构筑的金属有机框架(MOFs)以及超分子配合物(SCCs)因其优异的性质吸引了众多研究学者的目光，并成为近些年超分子材料的研究热点。超分子配合物现已广泛应用于客体封装，催化，传感等方面。SCCs往往具有良好溶解性以及稳定性，因此SCCs也是构筑ALHSs的良好平台。但是，由于配位过程中往往会引入金属，而金属的重原子效应又往往会导致荧光的淬灭，因此基于SCCs的高效人工光捕获体系的报道相对较少。

近日， 北京师范大学的江华教授课题组 报道了基于二苯环蕃双螺旋结构的高效人工光捕获系统。二苯环蕃(PCP)是具有平面手性结构的基元，现已广泛应用于手性助剂、配体以及超分子组装等方面，因其取代角度不同，又可分为伪对位、伪间位、伪邻位。该课题组 通过对伪邻位二苯环蕃进行修饰成功获得了具有60°开合角度的外消旋及手性二苯环蕃双铂配体 。 此PCP配体可与120°角度的二吡啶四苯乙烯配体通过配位作用形成具有菱形空腔的特殊双螺旋结构，区别于传统的双螺旋结构，这种新型的双螺旋结构并不是由Pt-N的金属中心主导，而是由PCP基元进行控制。 通过核磁、质谱、理论计算等多种手段对这种双螺旋结构及其手性双螺旋结构进行了表征。此外，由于四苯乙烯(TPE)单元的引入，这些双螺旋结构也展现出优异的聚集诱导发光效应（AIE）。 利用双螺旋结构在THF/水中的AIE性质和球形形貌，通过添加染料构筑了多种单步人工光捕获体系以及一个连续光捕获体系，其中连续能量传递体系的能量传递效率高达89.3%。 由于这些双螺旋结构具有一定的固态发光，因此它们也可以制备成薄膜或应用于白光LED器件，具有巨大的应用潜力。此工作不仅为构建新型双螺旋结构和人工ALHSs提供了一种独特的策略，而且为固态双螺旋结构作为手性荧光材料的潜在应用提供了前景。

该工作得到了国家自然科学基金（21971020, 22271019）以及北京自然科学基金（2212008）的资助。相关研究结果近期被《 Nature Communications 》杂志接收发表，北京师范大学是该工作第一单位， 2020级 在读博士生连哲为文章第一作者 ，江华教授为通讯作者（ [2,2] Paracyclophanes-Based Double Helicates for Constructing Artificial Light-harvesting Systems and White LED Device ，Nat. Commun. 2023, DOI:10.1038/s41467-023-38405-9）。

论文链接 https://www.nature.com/articles/s41467-023-38405-9

文章来源：北京师范大学

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