Advanced Science:蒽醌修饰β-环糊精衍生物构筑的超分子聚合物用于可逆荧光防伪墨水

荧光防伪墨水是一种发光颜色和强度可以发生动态变化的智能材料。通常情况下,防伪墨水是处于隐形的状态,无法对信息进行读取处于加密状态,随着外界条件(如光照,温度以及化学物质)对墨水的刺激,能够使得信息显现出来进行解密。因此,荧光防伪墨水在信息的加密和防伪等方面具有前所未有的应用前景。然而如何设计制备出简单实用的荧光防伪墨水,是目前亟待解决的问题。

蒽醌分子作为一个传统的简单光敏分子可以在光照的情况下发生光还原反应,其还原产物可以产生荧光。但是,此过程往往对氧气及其敏感,因此,无法有效的将其作为荧光防伪墨水进行使用。环糊精是一种具有疏水空腔的大环分子,可以有效的在水溶液当中对疏水分子进行包结,另外,近年来的研究发现,环糊精的空腔还有可以防止空气中氧气对于激发的三重态物质的淬灭过程。结合上述两种物质的特点,南开大学化学学院刘育课题组设计合成了蒽醌修饰的β-环糊精衍生物,使其在水溶液当中通过主客体相互作用形成超分子聚合物,进而实现了蒽醌在空气氛围当中的光还原过程。通过二维核磁,核磁滴定,圆二色光谱以及透射电镜等测试证明了蒽醌基团是以倾斜的方式进入环糊精的大口端,并且以头-尾相接的方式形成超分子聚合物。有意思的是形成的超分子聚合物是一种无色透明的溶液,在紫外光下也无法观测到明显的荧光,但是,在持续的紫外光照下,溶液缓慢由无色透明转变为黄色溶液并且发出黄色荧光,值得高兴的是此种黄色荧光在氧气的作用下可以恢复之前无色透明的状态,且能够多次循环使用。此外,将超分子聚合物水溶液作为荧光防伪墨水,可以书写在纸张上,在紫外光的持续照射下,依旧能够产生强烈的黄色荧光,达到解密信息的效果;将其暴露于空气当中,荧光和颜色会逐渐隐去,对信息进行加密。这种类型的荧光防伪墨水利用超分子组装的策略设计,合成简单,防伪加密解密效果明显。此种策略能够为以后智能响应的荧光分子设计提供一种设计思路。

相关论文在线发表在Advanced Science(DOI:10.1002/advs.202000803) 。