导语

在分子世界中，一个奇特现象始终吸引着科学家：某些特殊结构的分子在分散状态下黯淡无光，聚集后却能发出明亮光芒。这种"聚集诱导发光"（AIE）现象的关键在于聚集态下分子运动受限，如同为活跃的分子戴上"镣铐"，有效抑制了能量耗散，让光能得以充分释放。

AIE材料的这一特性使其在生物检测、医疗诊断等领域大放异彩。然而，当研究人员尝试将这一原理应用于结构更为复杂的共价有机框架（COF）材料时，却遇到了前所未有的挑战。虽然COF材料以其可编程的孔道结构和出色的稳定性被誉为"分子建筑师的天堂"，但其固有的分子运动自由度导致严重的荧光猝灭问题。即便引入AIE基团，材料的发光效率仍难以突破5%的瓶颈，这成为制约其在生物成像领域应用的主要障碍。

前沿科研成果

创新突破：双锚定策略实现"一箭双雕"

最近，一项创新研究成功攻克了这一难题。由中国科学技术大学张亮研究员、浙江大学耿伟航博士及香港科技大学欧新文、何山博士后等共同主导的研究团队从AIE机制中获得灵感，开创性地提出"双锚定"分子设计策略。通过在COF骨架中构建双重固定点，该设计不仅有效锁定了分子构象，大幅抑制非辐射能量衰减，还意外地提升了材料的结晶质量。这种"分子锚"的设计理念，犹如为COF骨架安装了双重保险，同时解决了发光效率与结晶度的平衡难题。

在具体实验中，研究团队设计的COF-DPQP-BT材料取得了突破性成果：其发光量子产率达到惊人的36.5%，较传统方法提升超过7倍。对比实验显示，单锚定和无锚定材料的发光效率分别仅为2.5%和0.1%，充分证明了双锚定策略的优越性。

从原理到应用：实现活体深层成像

深入的研究揭示了这一突破的内在机制。双锚定结构不仅显著降低了分子内运动导致的能量损耗，还将激发态电子有效局域在发光中心。飞秒激光光谱分析显示，新材料具有长达7纳秒的激发态寿命，为高效发光提供了保障。

更令人振奋的是，该材料在小鼠脑部血管成像中展现出卓越性能。通过三光子荧光成像技术，研究人员成功实现了1.2毫米深度的活体成像，这一突破为神经科学研究和高分辨率医学诊断提供了全新工具。

图1 增加“锚定位点”策略用于构建高发光性和高结晶度共价有机框架材料（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

图2 COF-DPQP-TPDA、COF-DPQP-TPE 和 COF-DPQP-BT 的结构表征（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

图3 COF-DPQP-TPDA、COF-DPQP-TPE 和 COF-DPQP-BT 的光物理性质表征（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

图4 增加锚定位点策略限制COFs 骨架的分子运动机制研究（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

图5 COF-DPQP-TPDA、COF-DPQP-TPE 和 COF-DPQP-BT 的电子结构及飞秒瞬态吸收光谱（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

图6 COF-DPQP-BT作为三光子荧光探针用于脑血管高清成像（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

该研究成果近日发表在Journal of the American Chemical Society上，论文题目为“Boosting the Brightness of Covalent Organic Frameworks by Integration of Dual-Docking Luminogens with Aggregation-Induced Emission Effect”（DOI：10.1021/jacs.5c16217）。研究团队由中国科学技术大学张亮研究员、浙江大学耿伟航博士及香港科技大学欧新文、何山博士后等共同主导，通讯作者包括中国科学技术大学张亮研究员、浙江大学钱俊教授、香港科技大学林荣业教授和唐本忠院士。

通讯简介

唐本忠，现任香港中文大学（深圳）理工学院院长、校长学勤讲座教授。他于2009年当选中国科学院院士，此后陆续获选英国皇家化学学会会士、亚太材料科学院院士和发展中国家科学院院士。作为聚集诱导发光（AIE）研究领域的奠基人与引领者，唐本忠院士累计发表学术论文2000余篇，论文被引频次超过16万次，H指数达192。自2014年起，他连续多年入选全球化学与材料科学领域“高被引科学家”。其科研贡献获得多项重要奖项认可，包括国家自然科学一等奖、何梁何利科学与技术进步奖、夸瑞兹密国际科学奖等。目前，他还担任Wiley出版社《Aggregate》期刊主编，并受邀担任二十余家国际知名学术刊物的顾问、编委或特邀编辑。

林荣业，现任香港科技大学化学系研究副教授。他于1996年、1998年和2003年分获香港科技大学学士、硕士和博士学位。长期致力于新型聚合物材料的研究，在线型与超支化聚合物构建、炔烃聚合新方法开发以及AIE材料的设计与应用等方面取得多项创新成果。自1998年以来，林博士已发展出多种新型合成策略，成功制备出逾200种结构新颖的聚乙炔及超支化亚芳基聚合物，这些材料在光学、介晶行为、手性及电学性能方面展现出独特性质。他已累计发表SCI论文640多篇，撰写专著章节32篇，论文总引用58000余次，H指数为129。在全球化学家排名中位列第169位（中国内地第18位），并多次入选科睿唯安“全球高被引科学家”。

钱骏，任职于浙江大学光电科学与工程学院，担任博士生导师，入选教育部“长江学者”青年学者项目。他于2004年获浙江大学学士学位，2009年获博士学位，期间曾赴香港中文大学及美国纽约州立大学布法罗分校开展学术交流，并于2016年至2007年间在香港科技大学唐本忠院士课题组进行访问研究。其主要研究方向包括生物医学光子学、近红外二区/三区荧光成像技术、高阶非线性光学显微成像及光学诊疗体系的开发。多项代表性成果发表于Nature Chemistry、JACS、Nature Communications、Angewandte Chemie、Advanced Materials等高水平期刊。

张亮，现任中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室特任研究员。他于武汉大学高等研究院获得博士学位，导师为邓鹤翔教授，随后在香港科技大学唐本忠院士团队从事博士后研究工作。张亮研究员致力于融合人工智能与化学研究，聚焦于光学功能晶态多孔材料的智能设计与精准制备，并探索其在生物医学及能源转化等前沿领域的应用。他积极推动建立“化学家+机器科学家”协同研发的新范式，以突破传统试错研究模式的局限，实现高性能光学材料的智能化开发。目前已在Nature Chemistry、JACS、Angewandte Chemie、Nature Communications、Advanced Materials等期刊以第一或通讯作者发表论文20余篇，并担任《Exploration》期刊青年编委。