聚集诱导发光材料（AIE）核-壳结构的设计、合成、及构效关系的研究

Aggregation-induced emission (AIE) is a unique phenomenon: non- or weak emission luminogens in the dilute solution are induced to highly emit by the aggregation formation, which is due to the restriction of intramolecular motion. The research of AIE system mainly focuses on the aggregation of only one kind of molecules, generating emission at specific wavelength. The regulation of luminescence usually depends on the design and synthesis of new molecules, however, it is a great challenge. In principle, when two kinds of AIE molecules with different emission lights aggregated together would generate new emission characteristics, this assumption has been confirmed in our preliminary research. On the basis of these findings, this proposal aims at developing core-shell nanostructure of AIEgens (i.e., AIE1@AIE2) to obtain versatile emission properties and explore the fundamental issues regarding the alternation of emission upon co-aggregation. In specific, the proposed research will develop synthetic methods toward core-shell nanostructures of AIE aggregates, explore the emission properties upon aggregation and study Förster resonance energy transfer between the AIEgens. Moreover, we will apply SiO2 and polymer to encapsulate the core-shell AIE nanostructure, in order to further enhance the emission and stability. This lays a ground for bioimage applications. Compared with conventional strategy towards new emission property of molecules, we provide a novel approach to achieve versatile emission by simply combining different AIEgens with defined composite nanostructures.

聚集诱导发光（AIE）是通过限制分子内运动而使原本在溶液中、非聚集状态下不发光或发光较弱的分子在聚集态或固态呈现出较强发光的现象。在AIE的研究体系中通常采用同一种分子的聚集实现某一特定波段的发光，要实现不同波段的发光则依赖于设计和合成新的分子，而这是一项巨大的挑战。理论上而言，两种分子的共聚集可以产生丰富的荧光现象，我们的预实验也证实了这种可能性。鉴于此，本项目拟通过建立核壳结构（AIE1@AIE2）的聚集模型以获得丰富的发光性质并探索其荧光性质变化的机制。具体而言，项目将发展制备核壳结构的方法、探索不同核壳结构聚集体发光峰的变化规律、揭示分子之间的共振能量转移。此外，我们将采用SiO2和聚合物的包覆方式以进一步增强荧光强度和纳米结构的稳定性；为用作生物探针奠定基础。相对于利用传统的化学合成方法获取不同波段的发光材料，本项目的开展将提供一种全新的方式获得高效的不同发光波段的复合材料。

可控合成纳米有机晶体及其复合结构，对柔性器件的发展，降低高能材料的感度和提高其分散性，推动药物晶体在生物医药领域的应用有重大意义。然而，现有的有机纳米晶体合成方法缺乏控制力，大大限制了对其性能和应用的探索。本研究先从纳米有机晶体的可控合成出发，通过界面能调控，重点控制有机分子在溶液中均匀成核，通过引入纳米油滴作为成核点，避免两相界面成核，有效地将纳米有机晶体尺寸控制在25 nm。在此基础上，进一步深化界面能理论，成功地发展了一种合成有机纳米晶体（AIE）的核壳结构的普适性方法，一方面提高了有机晶体的光学稳定性和溶液分散性，另一方面推动了纳米合成极限，扩大了可控合成范围，实现了超高药物负载量，高达87%，打破了传统药物负载量，这对于药物持续释放是必要的，特别是对于在有限空间（例如细胞）中的递送有重要意义，并初步探索了药物晶体核壳结构的可控释放。利用智能高分子和纳米粒子的协同效应，制备了光学功能自修膜，系统地探究了结构与偏光性能的构效关系，首次实现了光学功能的自修复；基于纳米复合结构的协同效应，我们进一步发展了纳米SERS防伪笔，提高了SERS分子库容量，初步实现防伪商业化。