近日，我校材料与能源学院半导体材料与器件团队冯星教授/陈俊如副教授以芘为核，通过分子工程，设计合成新型功能材料，在有机π-共轭发光材料合成、芘基室温磷光材料领域取得新进展。

光学成像技术凭借无创、实时、高分辨率等优势，已成为生物医学研究不可或缺的“利器”。而分子探针作为成像系统的“眼睛”，负责将微观的生命活动转化为宏观可捕捉的信号。与传统荧光探针（发光寿命仅纳秒级）不同，超长有机磷光（UOP）探针能发出长达秒级以上的可见余辉，从而有效滤除组织自身荧光的干扰，大幅提升成像的信噪比。然而，UOP材料的发展仍面临很大挑战：大多数有机磷光局限于400-600 nm的可见光范围，且极度依赖紫外光激发，这既限制了组织穿透深度，又容易带来光损伤风险。

研究团队选用具有分子内电荷转移（ICT）特性的近红外磷光分子，通过巧妙调整末端基团的取代位置，成功增强了分子内的相互作用，从而显著提高了磷光效率。具体而言，优化后的磷光客体分子（py‑2mNO₂）具备一个相对平坦的激发态势能面，使其能够在扭曲与平面构象之间轻松“切换”。在平面构象下，分子内引力有效抑制了非辐射能量损耗，磷光得以显著提高。得益于此，该材料在450 nm可见光激发下，于700 nm处能呈现出明亮的深红/近红外磷光，强度达12 cd/m²，磷光寿命长达268 ms（图1）。

图1. (a) 目标化合物的分子设计逻辑及可见光激发近红外超长有机磷光（NIR-UOP）的光物理过程。(b) 用于构建近红外超长有机磷光纳米颗粒的纳米组装策略。

进一步地，为解决传统磷光材料在活体成像中面临的水分散差和聚集猝灭的难题，研究团队进一步采用聚合物基质隔离策略——将py‑2mNO₂与PMMA共溶于四氢呋喃，使每个发光分子被聚合物链“单独保护”，再经F127封装，制成水分散性纳米颗粒。这种纳米组装体不仅可在常规紫外灯下实现高对比度肿瘤磷光成像（SBR = 39.47），甚至在商用手机手电激发下也能获得清晰的磷光成像信号（SBR = 14.55），为深层组织成像和即时诊断提供了极具潜力的新工具（图1）。

相关成果以“Excited-State Conformational Dynamics Enables Visible-Light-Activated Near-Infrared Phosphorescent Nano-assemblies for Bioimaging”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》。广东工业大学陈俊如副教授为论文第一作者，广东工业大学冯星教授，穆英啸教授，深圳大学李明乐教授和彭孝军院士为通讯作者，广东工业大学材料与能源学院为论文第一完成单位。

文章链接：https://doi.org/10.1002/ange.5778721

其次，该团队依托芘环特殊的电子结构，提出了构建芘基π-共轭发光材料的新方法，依托芘的特殊的电子结构，高效制备了新型芘并氧杂蒽衍生物，并将该类分子配制成荧光油墨，成功应用于可逆防伪图案。相关成果以“Pyrene-Fused Xanthone Derivatives: Synthesis, Emission Properties and Stimuli-Responsive Behavior”为题发表在有机合成领域国际著名期刊《Organic Letters》上。我校研究生唐子昊同学为论文第一作者；我校冯星教授、陈俊如副教授为共同通讯作者。广东工业大学材料与能源学院为论文第一完成单位。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6c02286