超分子化學(xué)與智能材料團隊胡曉玉/王樂勇課題組在超分子構(gòu)筑高效人工光捕獲體系取得初步進展
近悉，化學(xué)化工學(xué)院介觀化學(xué)教育部重點實驗室超分子化學(xué)與智能材料團隊胡曉玉/王樂勇課題小組在基于超分子組裝體構(gòu)筑人工光捕獲體系研究取得初步進展，其成果“Highly Efficient Artificial Light-Harvesting Systems Constructed in Aqueous Solution Based on Supramolecular Self-Assembly”于2018年1月31日在著名的德國應(yīng)用化學(xué)（Angew. Chem. Int. Ed., DOI:10.1002/anie.201800175）上在線發(fā)表。博士研究生郭書文為該論文第一作者，胡曉玉副研究員、王樂勇為論文共同通訊作者。
光合作用是自然界生命體賴以生存、進行活動的基礎(chǔ)，模擬自然界的捕光天線體系，在光催化、光化學(xué)傳感、發(fā)光器件、光電轉(zhuǎn)換以及解決人類面臨的能源危機等方面具有重大的意義。緊密堆疊、鑲嵌于蛋白的色素分子構(gòu)成了高效的光捕獲天線體系，它不僅能高效收集分散的太陽光能，也可以保證反應(yīng)中心在弱光條件下也被活化。目前，模擬自然捕光天線體系已取得巨大進步，但在水相中構(gòu)筑高效人工光捕獲體系仍然是一項挑戰(zhàn)性的工作。
胡曉玉/王樂勇課題組利用客體雙親性分子G和主體水溶性大環(huán)柱芳烴(WP6)和疏水性染料尼羅紅(NiR)/曙紅Y(ESY)構(gòu)筑了兩種高效人工光捕獲體系。雙親性分子G和WP6發(fā)生主客體作用形成超分子雙親體，然后進一步正交組裝形成超分子納米組裝體，其結(jié)果大幅度提高了分子G的聚集誘導(dǎo)發(fā)光能力(AIE效應(yīng))。這一納米組裝體可以將疏水染料NiR包載在其實心核中，并可以作為能量給體，實現(xiàn)由能量給體G到NiR的能量轉(zhuǎn)移，且體系在給體和受體比例為150:1時的天線效應(yīng)為25。鑒于這一超分子納米聚集體的優(yōu)良發(fā)光性能，他們更進一步構(gòu)筑了另一人工捕光體系，實現(xiàn)了由能量給體G到曙紅Y的能量轉(zhuǎn)移，這一體系在給體和受體比例為200:1時的天線效應(yīng)為28。超分子組裝體簡單高效地構(gòu)筑了模擬自然界光合作用的平臺，為進一步實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換與能量存儲提供了良好的基礎(chǔ)，后續(xù)研究將進一步深入展開。
該項目得到國家自然科學(xué)基金、科技部重大研究計劃和德國洪堡基金的資助；同時感謝南京大學(xué)地球科學(xué)系陸現(xiàn)彩教授，生命學(xué)院張冬梅副教授和王睿勇副教授，以及化學(xué)化工學(xué)院強琚莉副教授和林晨副教授的深入討論。
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