1.研究背景：
在发展先进电子信息器件及生物诊-疗新策略的过程中，π-共轭有机光/电材料起着越来越重要的作用。一般来说，有机光电材料的性能与一种或多种物理过程密切相关，例如电子激发和发射、上转换、电子和空穴传输、能量转移等。其中，福斯特共振能量转移(Förster resonance energy transfer，简称FRET)这一物理现象备受瞩目，它是一种基于能量供体和受体之间的长程偶极子-偶极子相互作用的非辐射能量电子激发转移过程，应用极为广泛。一方面，具有高光致发光量子产率(Photoluminescence Quantum Yield，简称PLQY)的FRET被称为“光谱分子尺”， 可用于超分辨率光学测量。另一方面，它被认为是调控和提高光电材料性能的关键手段。因此，对于材料中FRET效率的调控和提升至关重要。目前报道的提升FRET效率的策略包括调节供-受体距离、调控供体周围受体数量、改变光谱重叠率及跃迁偶极子平行度等。这些策略虽效果显著，但仍面临严峻挑战：1）大多局限于强聚集态发光的荧光团，因弱发光供体（donor，简称D）和受体（acceptor，简称A）能量耗散高，可转移的能量利用率低；2）涉及复杂、耗时的分子设计与合成。因此，发展简便、省时、高效提高FRET效率的新策略、并实现具有ACQ（aggregation-caused quenching，简称ACQ）效应的D-A对间的高效FRET极具挑战。
2.文章概述：
近日，香港城市大学张其春教授与西安交通大学黄银娟教授提出一种提高FRET效率的新策略，即简便精准共组装策略(crystallization-induced precise co-assembly，简称CIPCA)，该策略借助分子“点亮剂”，在大幅度抑制非辐射能量耗散的基础上，可显著提升具有ACQ效应的D-A对间FRET效率（见图1a）。研究分别选取具有显著ACQ效应的双(苯乙炔基)蒽（bis(phenylethynyl)anthracene，简称BPA）和双（苯乙炔基）并四苯（bis(phenylethynyl)-naphthacene，简称BPN）作为能量给体和受体，选用弱发光的OFN作为“点亮剂”（ 见图1b和c）。通过与OFN精准共组装（通过简便研磨或溶剂挥发均可实现），固态BPA的 PLQY可提升107%，不发光的BPN粉末可被点亮而发红光，这为BPA与BPN间高效FRET奠定基础。此外，采用CIPCA，原本弱发光、荧光颜色单调（黄-橙-红）的BPA@BPN FRET体系可转变为强发光的多色荧光（绿-黄绿-黄-橙-红）FRET体系（见图1d-h），能量转移效率可提升180% - 270%。更重要的是，在此基础上成功实现所得材料在多重刺激响应荧光系统、柔性彩色荧光薄膜工艺品、光学信息存储方面的应用（见图2）。此工作不仅为提高具有ACQ效应 D-A对间FRET效率提供了新策略，而且将极大扩展ACQ分子的研究和应用范围。
3.图文导读：
图1.（a）先前报道的策略（左）和本工作中策略（右）示意图；（b）BPA与OFN组装示意图；（c）BPN与OFN组装示意图；（d-h）与OFN共组装后的BPA@BPN FRET复合物微晶的荧光显微镜照片。
图2. 应用研究。（a）在滤纸上手绘的多重刺激响应系统（用黄色BPA墨水绘制的“FRET”，用黑色BPN墨水绘制的“By XJTU”和竖起大拇指的卡通图片）；系统分别在紫外灯照射下（b）、OFN 溶液刺激后（c）及 BPN/OFN 溶液进一步刺激后（d）的数码照片。（e）强发光薄膜与彩色荧光花束的制备示意图，及分别在日光和紫外光照射下花束的数码照片。（f）定义的光学逻辑信号和光逻辑操作信息代码。输出 1 和 2 的位置如（b）中所示。
4.结论：
团队报道了一种提高FRET效率的新策略，即简便精准共组装策略（crystallization-induced precise co-assembly，简称CIPCA)。选用具有显著ACQ效应的BPA和BPN分别作为能量给体和受体，引入OFN分子作为“点亮剂”。通过与OFN精准共组装，固态BPA和 BPN的非辐射能量耗散被大幅抑制，从而显著提高BPA-BPN间FRET能量利用率和能量转移效率。即，采用CIPCA策略，可将BPA@BPN FRET体系的若发射荧光从单调的“黄-橙-红”调控至“绿-黄绿-黄-橙-红”的强发射多色荧光，FRET效率可提升180 - 270%。此工作不仅为提高具有ACQ效应 D-A对间FRET效率提供了新策略，而且将极大扩展ACQ分子的研究和应用范围。
论文信息：
Boosting FRET Efficiency of Chromophores with Aggregation-Caused Quenching by a Crystallization-Induced Precise Co-assembly Strategy
Qian Zhou, Xiaomin Zhang, Lijian Ning, Yuhui Song, Yanli Wang, Jinkun Feng,Chun-Lin Sun, Jun Li, Qiuyu Gong, Qichun Zhang*, Yinjuan Huang*
Small Methods
DOI: 10.1002/smtd.202401439
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