激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（ESIPT）是一類(lèi)重要的光致互變異構(gòu)現(xiàn)象。一般地，該類(lèi)分子的激發(fā)態(tài)可以發(fā)生醇/酮互變異構(gòu)，且該變化與環(huán)境極性密切相關(guān)。由于醇、酮激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的熒光發(fā)射波長(zhǎng)不同，因此該類(lèi)分子常用作檢測(cè)極性分子（如水、醇分子）的熒光探針。HPIF類(lèi)咪唑分子具有ESIPT位點(diǎn)，前期報(bào)道雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該類(lèi)分子可以對(duì)環(huán)境濕度產(chǎn)生熒光響應(yīng)，但是，存在兩個(gè)較大的問(wèn)題：（1）由于醇酮構(gòu)型變化不大，對(duì)應(yīng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的熒光發(fā)射位移變化太??；（2）從定量分析的角度，依賴(lài)于波長(zhǎng)位移變化的檢測(cè)方法不利于對(duì)分析物的濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。

圖1. 稀土天線(xiàn)效應(yīng)放大光致異構(gòu)分子激發(fā)態(tài)能量差異的示意圖

針對(duì)上述問(wèn)題，五邑大學(xué)陳玲講師和葉嘉文副教授團(tuán)隊(duì)基于ESIPT配體激發(fā)態(tài)構(gòu)型受微環(huán)境深刻影響的特性，成功構(gòu)筑了一種新穎的濕度熒光傳感LnMOF。通過(guò)精確的傳感過(guò)程結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合光譜及理論計(jì)算等實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了有機(jī)分子激發(fā)態(tài)互變異構(gòu)導(dǎo)致的三線(xiàn)態(tài)能級(jí)差足以對(duì)稀土的傳能效果產(chǎn)生重大影響，可以放大配體熒光在檢測(cè)過(guò)程中的變化，從而提高靈敏度。同時(shí)，利用MOF框架的高度可調(diào)節(jié)性，使得水分子與框架的作用力達(dá)到了某種相對(duì)平衡，使得其同時(shí)易吸水、易脫水，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的水分子熒光傳感。由于該ESIPT分子激發(fā)態(tài)構(gòu)型變化過(guò)程對(duì)水分子具有高度敏感性，構(gòu)筑的Eu-MOF實(shí)現(xiàn)了幾乎全范圍的、快速、高選擇性的水分子熒光監(jiān)測(cè)，具有非常大的潛在實(shí)用意義。本研究結(jié)果指示了ESIPT分子在開(kāi)發(fā)新一代高效金屬-有機(jī)配合物熒光傳感材料方面的重大研究意義。

相關(guān)成果以“Lanthanide Antenna Amplifier Multiplies the Optical Sensing Efficiency in Phototautomeric Metal?Organic Frameworks”為題發(fā)表于Journal of the American Chemical Society期刊。論文第一單位為五邑大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，第一作者為五邑大學(xué)2021級(jí)碩士生張偉捷，通訊作者為陳玲講師、葉嘉文副教授。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江門(mén)市五邑大學(xué)合成化學(xué)與清潔生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、榕江實(shí)驗(yàn)室的大力支持。