近日，昆明學院化學化工學院吳瓊教授團隊在光學材料領域取得新進展，相關工作以題為“C-H...π interaction induced H-aggregates for wide range water content detection in organic solvents”的文章發表在頂級期刊《Aggregate》（doi.org/10.1002/agt2.546）上（中科院一區，影響因子: 18.8），實現了昆明學院在國產頂級學術期刊的突破。昆明學院化學化工學院2021級研究生許家俊為第一作者，化學化工學院吳瓊教授為通訊作者。
H-聚集被認為是一種特殊的非共價相互作用，對于研究和理解光聚集誘導效應具有重要的意義。大量研究表明，π-π相互作用是H-聚集體的主要特征。然而，由于“面對面”聚集體中著色基團之間存在較高的排斥力，很少有報道涉及H-聚集體的單晶結構，這在一定程度上限制了對其堆積模式和光學行為之間關系的進一步了解。此外，由于H-聚集體分子間的強耦合而引起的熒光猝滅效應也限制了其在材料科學中的實際應用。因此，分離H-聚集體的單晶結構、開發基于H-聚集體的光學材料和器件仍然是重大的挑戰。
C-H...π相互作用誘導的H-聚集機理圖
在最近的研究中，昆明學院吳瓊教授團隊，成功合成了兩種具有H-聚集特性的席夫堿化合物Cl-Salmphen和H-Salmphen。單晶結構分析表明，兩個光譜學呈H-聚集體特征的分子之間并不存在π-π相互作用；相反，相鄰分子之間主要通過C-H...π相互作用連接。這意味著C-H...π相互作用也可以誘導H-聚集體的產生。更有趣的是，盡管鹵素原子的引入并沒有改變分子間的相互作用類型和堆積模式，但其熒光行為發生了從聚集誘導熒光增強（AIE）到聚集熒光猝滅（ACQ）的轉變根本轉變，理論計算表明這與鹵原子的引入增強了分子間相互作用有關（圖1）。性質研究表明，這種獨特的相互作用模式在形成了超高光學信噪比的同時還有效的拓展了探針在有機物中水含量檢測范圍。此外團隊利用這一特點，制作了一個高效的熒光試紙傳感器，并借助手機實現了有機溶劑中含水量的快速、準確的實時檢測。這項工作為H-聚集體的形成機制和新型光學器件的拓展提供了一個嶄新的視角。（作者：文圖/吳瓊）
