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Les métallacages préparés via un auto-assemblage piloté par la coordination ont reçu une grande attention en raison de leur disposition tridimensionnelle et de leur nature à noyau de cavité. La construction de matériaux électroluminescents utilisant des métallacages comme plate-forme a également suscité un intérêt important en raison de leur bonne modularité dans les propriétés photophysiques, qui apportent des applications émergentes dans des domaines aussi divers que la détection, biomédecine, et catalyse.
Cependant, l'efficacité de luminescence des luminophores conventionnels diminue de manière significative à l'état agrégé car ils rencontrent une trempe défavorable causée par l'agrégation (ACQ). Par conséquent, c'est tout un défi de fabriquer des métallacages électroluminescents avec une efficacité de luminescence élevée dans divers états physiques.
En 2001, un groupe a découvert le phénomène d'émission induite par l'agrégation (AIE) selon lequel certains matériaux non lumineux ou faiblement émissifs à l'état moléculaire sont hautement émissifs à l'état agrégé. Le mécanisme sous-jacent responsable de l'effet AIE a été décrit comme une restriction des mouvements intramoléculaires. Jusque là, L'AIE est un domaine de recherche prometteur depuis plus de 20 ans, et apporte une nouvelle opportunité de construire des métallacages électroluminescents avec une efficacité de luminescence élevée.
Dans une revue récente publiée dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'Université Jiao Tong de Shanghai, Chine, et à l'Université de l'Utah à Salt Lake City, NOUS., les dernières avancées en matière de cages métalliques auto-assemblées émettant de la lumière sont résumées. Les scientifiques ont présenté les stratégies de conception rationnelle des métallacages électroluminescents et ont mis en évidence la chimie structurelle des métallacages actifs AIE qui affichent AIE, un nouveau phénomène photophysique, ainsi que leurs applications émergentes en tant que capteurs chimiques, matériaux émissifs fonctionnels, systèmes de récolte de lumière, et les agents théranostiques. Ces scientifiques décrivent également les futurs défis potentiels dans le développement de métallacages électroluminescents.
"Le bien défini, les structures de métallacage hautement accordables les rendent particulièrement attrayantes pour étudier les propriétés des luminophores, ainsi que pour induire de nouveaux caractères photophysiques qui permettent des applications généralisées, », déclarent-ils dans un article intitulé « Metallacages auto-assemblés électroluminescents ».
Blocs de construction constitutifs et représentations de dessins animés de métallacages électroluminescents actifs AIE. Crédit :Science China Press
Les études sur les métallacages électroluminescents découlent de l'utilisation de molécules organiques rigides comme éléments constitutifs de l'auto-assemblage piloté par la coordination. "Beaucoup de ces molécules comprennent de grands systèmes conjugués et sont intrinsèquement photo-physiquement actives, dotant ainsi les SCC résultants de propriétés électroluminescentes, " ont-ils ajouté. " A ce jour, les chercheurs ont utilisé des luminophores comme éléments de base donneurs ou accepteurs, ou des molécules invitées encapsulées à l'intérieur de la cavité des metallacages."
"La polyvalence structurelle presque illimitée des métallacages offre une modularité sur les profils photophysiques du luminophore incorporé. Ces avantages sont illustrés par des études sur des métallacages comprenant des luminophores à caractère d'émission induite par l'agrégation (AIE), ", ont déclaré les chercheurs.
La première tentative d'exploration du comportement AIE des métallacages auto-assemblés en 2015 a abouti à une nouvelle classe de métallacages actifs AIE avec une efficacité de luminescence élevée à la fois dans les solutions diluées et dans les états agrégés, comblant ainsi le fossé entre l'AIE et l'ACQ. Ces deux phénomènes photophysiques sont souvent considérés comme diamétralement opposés.
« Les premières études dans ce domaine se sont concentrées sur l'examen de leur luminescence « d'activation » dans les solutions et les états agrégés et leurs niveaux de réactivité vis-à-vis de différents solvants, ", ont-ils déclaré. Les progrès des métallacages actifs AIE basés sur le tétraphényléthylène (TPE) et ses dérivés ont favorisé l'étude des facteurs qui influencent leurs propriétés d'émission et ont inspiré des applications utilisant ce comportement photophysique unique. " Notamment, la combinaison de la chimie des métallacages avec l'AIE a conduit au développement de métallacages actifs AIE présentant des propriétés photophysiques favorables telles qu'une efficacité de luminescence élevée et une bonne modularité et ayant une pertinence impressionnante pour une grande variété de domaines tels que la détection, conversion de l'énergie, et le développement d'agents théranostiques, " ont-ils déclaré.
"L'utilisation d'AIEgens avec des propriétés telles que l'absorption multiphotonique, émission rouge/proche infrarouge, solubilité améliorée, et la biocompatibilité, c'est-à-dire propriétés plus souhaitables que celles du TPE largement étudié - devrait entraîner le développement de luminophores supramoléculaires avec des potentiels plus larges, " les auteurs ont prédit. " Dans l'ensemble, avec les progrès rapides de l'auto-assemblage piloté par la coordination et des luminophores dotés de propriétés photophysiques favorables tels que l'AIE, on s'attend à ce que la recherche sur les metallacages auto-assemblés émettant de la lumière continue de prospérer."
