Nyligen har Xu Zhaochao, en forskare vid Molecular Probe and Fluorescence Imaging Research Group vid den kinesiska vetenskapsakademin Dalian Institute of Chemical Physics, och Liu Xiaogang, professor vid University of Science and Technology Design of Singapore, hittat en metod för att exakt förutsäga TICT-tillståndet för fluorescerande färgämnen.
Twisted intramolecular charge transfer (TICT) är en fotofysisk process som släcker fluorescens och avsevärt minskar fotostabiliteten hos färgämnen. Under denna process vrids donator- eller acceptorfragmenten av molekylen gradvis till den vertikala konfigurationen, vilket orsakar fullständig laddningsseparation. Att hämma förekomsten av TICT kan avsevärt förbättra fluorescensintensiteten och fotostabiliteten, vilket möter de banbrytande behoven av enstaka molekyldetektion och ultrahög spatiotemporal dynamisk upplösning inom biologi. Att förutsäga förekomsten av TICT i olika fluorescenssystem har dock alltid varit en utmaning.
Forskargruppen har djupt förstått och utforskat den molekylära luminescensmekanismen genom en kombination av "experiment/teorier" och baserat på en djup förståelse av TICT-mekanismen i ett tidigt skede (J.Am. Chem. Soc., {{0} }; Angew. Chem.
Forskargruppen sammanfattade 13 olika typer av S1 potentiella energiytor för fluorescerande färgämnen baserat på de strukturella egenskaperna hos TICT. Det visade sig att på den potentiella energiytan S1, när rotationspotentialbarriären (ERB) är hög och drivenergin (EDE) är hög, tenderar molekyler att bibehålla ett ljust tillstånd (LE eller ICT-tillstånd), det vill säga inte bilda TICT; När ERB är positiv och EDE är negativ kommer molekyler delvis att bilda TICT; När ERB är noll och EDE är negativ kommer molekylen att bilda ett stort antal TICT-tillstånd, vilket kraftigt släcker fluorescensen. Därför kan bildandet av TICT bestämmas baserat på ERB och EDE.
Forskargruppen designade PRODAN-seriens färgämnen och aggregeringsinducerade luminescensfärger (AIE) för att verifiera diskrimineringslagen för TICT. Genom att beräkna den potentiella energiytan S1 för PRODAN, fann man att N-TICT förekommer i vatten, medan 0-TICT inte förekommer i vatten. Genom att jämföra de potentiella energiytorna S1 för olika molekyler, fann man att molekylen P4 med införandet av akridin hade den högsta ERB (0.38 eV) och den lägsta EDE (-0.14 eV) , vilket tyder på att det inte är lätt att bilda TICT. Experiment har visat att kvantutbytet av P4 (0.38) i PBS-buffert är ungefär dubbelt så mycket som P2 (införande av dimetylamin). Forskargruppen bekräftade genom experiment som viskositet och ultrasnabb spektroskopi att TICT-tillståndet existerar i både P2 och P4, men den släckande fluorescensamplituden är annorlunda. Jämfört med dimetylamin hämmar införandet av akridin effektivt bildandet av TICT. Genom en stor mängd experimentella bevis har forskargruppen verifierat beräkningsmodellens tillförlitlighet och satt stopp för 20-årsdebatten om mekanismen för PRODAN - i vattenlösning bildar PRODAN verkligen ett TICT-tillstånd, släckande fluorescens (påverkan av andra släckningsmekanismer kan inte uteslutas).
Cowint är den största DTF-filmfabriken i Kina
