限域环境诱导有机发光增强的理论研究进展
Progress on Theoretical Study of Organic Luminescence Enhancement Induced by Confined Environments
聚集诱导发光(AIE)分子为固态有机发光材料的应用与开发提供了新路径. 然而, 溶液态AIE体系的发光效率受限于其分子内运动导致的非辐射跃迁衰变, 通过构建“限域”环境能够有效抑制其非辐射衰减通道, 从而实现发光增强. 目前, 实验上调控发光的限域环境多样, 且发光调控机制不同, 但其微观机制尚不清楚. 本文综合评述了近年来多尺度理论模拟揭示不同限域环境中AIE发光增强机制的研究进展. 系统阐述了不同限域环境[如无定形聚集、 (共)结晶、 高压、 主客体包合、 细胞膜及光化学反应]对分子构象、 分子堆积、 电子结构及激发态动力学的调控规律, 阐明了分子结构、 限域环境与发光性能之间的构效关系, 从理论上揭示了限域诱导发光增强的微观机制, 为高性能AIE材料的设计与性能调控提供了理论依据, 有助于推动其在光电、 生物成像及传感等领域的应用.
Aggregation-induced emission（AIE） molecules provide a promising way for the application and development of solid-state organic luminescent materials. However， the luminescent quantum efficiency of AIE in dilute solution is often limited by non-radiative decay caused by intramolecular motions. Constructing “confined environments” can effectively suppress their non-radiative decay pathways， thereby achieving luminescent enhancement. Currently， a variety of experimental methods have been developed to regulate luminescence through confined environments， with different underlying mechanisms， yet the underlying mechanism at the microscopic level remain unclear. This paper summarizes recent advances in multiscale theoretical simulations that elucidate the mechanisms of AIE luminescence enhancement in different confined environments. It systematically discusses how various confined environments， such as amorphous aggregation， （co-）crystallization， high pressure， host-guest inclusion， cell- membrane， and photochemical reactions， regulate molecular conformation， packing arrangements， electronic structures， and excited-state dynamics. The structure-property relationships among molecular structure， confined environment， and luminescent performance are clarified， providing a theoretical understanding of the microscopic origin of luminescence enhancement induced by confined environments. This work offers a theoretical foundation for the design and performance optimization of high-performance AIE materials， thereby promoting their applications in optoelectronics， bioimaging， and sensing.
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