近日，环境科学与工程学院毛舜教授与香港中文大学唐本忠院士在国际权威刊物《自然·通讯》（Nature Communications）上合作发表研究论文“Molecular-level enhanced clusterization-triggered emission of nonconventional luminophores in dilute aqueous solution”。

基于簇集诱导发光效应（CTE）的非常规发光材料具有环境友好性、亲水性、优异的生物相容性等优点，在传感、成像和生物医药领域有着广阔的应用前景。然而，目前报道的非常规发光材料均只在结晶态或者高浓度溶液中具有荧光性能，在低浓度溶液中则不发光，这一问题大大限制了非常规发光材料的实际应用。本研究报道了一种基于分子水平增强簇集诱导效应的通用策略，利用常见天然材料—氨基酸与环糊精合成了基于氨基酸修饰的环糊精非常规发光分子，首次实现了基于聚集诱导发光效应的非常规发光材料在低浓度溶液中的高效荧光性能（发光分子浓度0.035wt.%，荧光量子产率40.70%）。

该研究通过化学反应将氨基酸小分子（选用了12种常见氨基酸）接枝到环糊精环状结构上，利用环糊精的有限空间增强氨基酸和环糊精的非常规发色团的簇集，引发电子离域，形成空间共轭（TSC）；进一步通过分子内与分子间的氢键与配位等强相互作用提升构象刚化程度，抑制非辐射跃迁，提升荧光量子产率。利用合成的氨基酸修饰的环糊精发光分子作为荧光探针，通过智能手机支持的便携式荧光检测设备，基于荧光信号和图像分析，构建了针对四环素类抗生素（金霉素）的荧光分析方法，实现了高选择性、高灵敏度的可视化抗生素检测。本研究提出了基于分子水平增强簇集诱导发光效应的荧光分子合成的新策略，拓展并深化了对非常规发光理论的认识，促进了非常规发光材料在荧光传感与分析成像领域的应用。

环境科学与工程学院李秋菊副研究员为论文第一作者，同济大学为第一单位，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36115-w