区别于传统具有π-共轭苯环、稠环或芳杂环的ACQ和AIE发光材料，仅含有一些具有孤对电子的原子（如N，O，S，P）以及非饱和双键或三键如（C=O，C=C，C=N和C≡N等）的非传统或非共轭型的新型发光材料近来受到人们的广泛关注。相较于传统ACQ或AIE荧光材料，非共轭型荧光材料结构灵活多变、成本较低、方法简单，具有大规模合成与制备的潜力。更为重要的一点，这类材料不含任何稠环或芳杂环等具有潜在生物毒性的化学结构，具有优异的生物相容性，环境友好，在生物、医药领域有广阔应用前景。
非传统或非共轭荧光材料的研究方兴未艾，但仍存在一些问题，如发光颜色相对单一，难以做到可见光区大范围的荧光调节；发光机理尚不明确，缺乏普适性解释。近日，中科院化学所张军研究员团队报道了一种全新的聚马来酰亚胺型非共轭荧光材料，并基于不同高分子聚合反应（自由基、阴离子聚合）机理和条件（催化剂，反应时间，温度），实现了同种荧光材料横跨红-绿-蓝可见光区荧光光谱的连续调控。
图1 非共轭荧光材料的制备及表征
图2非共轭荧光材料的荧光调控
有趣的是，常规的簇发光机理不能解释这类非共轭荧光材料的发光性质，材料表现出了类似于ACQ的发光特征。高压等实验结果表明，从自由基聚合到阴离子聚合，聚马来酰亚胺重复结构单元的连接方式改变，建立起分子内电荷传输通道，最终因分子内及分子间电荷转移，实现了聚马来酰亚胺的荧光光谱从蓝光到红光连续红移。
图3 非共轭荧光材料的荧光压力依赖性
图4 非共轭荧光材料的发光机理图
同时，这类荧光材料具有良好的生物相容性，可应用于防伪，指纹识别以及金属离子响应识别等领域。
图5 非共轭荧光材料的应用
上述结果以“Anionic polymerization of nonaromatic maleimide to achieve full-color nonconventional luminescence”为题发表在Nature Communication上。论文第一作者为化学所博士生季欣，通讯作者为田卫国副研究员，宋广杰副研究员和张军研究员。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31547-2