Polymérisation anionique du maléimide non aromatique pour obtenir un

Nature Communications volume 13, Numéro d'article : 3717 (2022) Citer cet article

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Le luminophore non conventionnel ou non conjugué sans aromatiques polycycliques ni conjugaison π étendue est une étoile montante dans le domaine des matériaux luminescents. Cependant, l’ajustement continu de la couleur d’émission dans une large région visible via une conception moléculaire rationnelle reste un défi car le mécanisme de la luminescence non conventionnelle n’est pas entièrement compris. Nous présentons ici une nouvelle classe de luminophores non conventionnels, les poly(maléimide) (PM), avec une émission polychrome qui peut être finement régulée par polymérisation anionique même à température ambiante. Il est intéressant de noter que les caractéristiques générales de la luminescence non conventionnelle et de l'émission déclenchée par un cluster, par exemple une émission améliorée par la concentration, ne sont pas observées dans les particules. Au lieu de cela, les PM ont des caractéristiques similaires à la trempe provoquée par l’agrégation en raison d’un transfert de charge intra/intermoléculaire accru. Un tel matériau luminescent biocompatible synthétisé à partir d'un monomère à faible coût présente de grandes perspectives en matière de production et d'applications à grande échelle, notamment l'impression de sécurité, l'identification d'empreintes digitales, la reconnaissance d'ions métalliques, etc. Il fournit également une nouvelle plate-forme de conception moléculaire rationnelle pour obtenir des résultats complets. couleur luminescence non conventionnelle sans aucun aromatique.

Depuis la première étincelle de feu, l’humanité n’a jamais cessé de rechercher de nouveaux matériaux luminescents, depuis les minéraux phosphorescents primitifs à longue rémanence trouvés dans la nature jusqu’aux matériaux luminescents artificiels de pointe (points quantiques, points de carbone, pérovskite, etc.)1,2, 3,4. Ces dernières années, le développement de matériaux luminescents organiques s'est développé rapidement en raison de leurs avantages compétitifs, tels que des structures moléculaires incroyablement diverses, une émission finement réglable et un rendement quantique élevé par rapport à d'autres matériaux luminescents artificiels. Les luminophores organiques traditionnels peuvent généralement être classés en matériaux à trempe provoquée par l'agrégation (ACQ)5,6 et à émission induite par l'agrégation (AIE)7,8 en fonction de leurs différentes caractéristiques d'émission intrinsèques. Les luminophores ACQ ou AIE sont toujours composés d'électrons π étendus ou de systèmes de conjugaison avec une délocalisation électronique à large plage (par exemple, aromatiques polycycliques ou hétérocycliques), qui est à l'origine de leur photoluminescence dans la région visible (400–700 nm).

La luminescence non conventionnelle a une longue histoire9 et vient de renaître ces dernières années. Différent des luminogènes ACQ et AIE, les luminophores non conventionnels contiennent uniquement des hétéroatomes riches en électrons avec des électrons en paires isolées (par exemple, N, O, S et P) ou des liaisons insaturées isolées (par exemple, C=O, C=C, C=N). , C=O et C≡N) qui ne sont généralement pas considérés comme des luminophores typiques. Auparavant, seuls des cas isolés de luminescence non conventionnelle étaient parfois observés dans certaines biomolécules et polymères naturels, par exemple les enzymes, les protéines10,11, l'amidon, la cellulose et l'alginate de sodium12. Inspirés par des études pionnières antérieures, un nombre croissant de luminophores polymères non conventionnels présentant une émission améliorée par la concentration, une luminescence dépendante de l'excitation et même une émission triple ont été découverts13,14,15,16,17,18,19,20,21,22, par exemple, les polyéthylèneimines, le polyacrylonitrile et le poly(éthylène glycol)23. Il convient de noter que seules les liaisons σ saturées (–O–, –S–, –OH, –NH–, –NH2, –SiO) ou les liaisons insaturées isolées (–COO–, –COOCO–, –NHCO–, – NHCS–, –OSO–, –PO3–, –COOH, –CN, –C5H5N, –SO3H) sont impliqués dans le squelette ou les groupes pendants des oligomères, polymères, macromolécules et supramolécules luminescents non conventionnels précédents. Bénéficiant de ces structures chimiques simples par rapport aux luminogènes aromatiques ACQ et AIE, les luminophores non conventionnels présentent de nombreux avantages intrinsèques qui sont recherchés dans la production à grande échelle et les applications pratiques, par exemple une voie de synthèse courte, une disponibilité facile et une transformabilité efficace. En particulier, sans cytotoxicité potentielle des aromatiques cycliques, les luminophores non conventionnels naissent avec une excellente biocompatibilité, ce qui est très attractif dans les applications biologiques et médicales.