近日，我校化学化工学院吴琼教授团队在光学材料领域取得新进展，相关工作以题为“C-H...π interaction induced H-aggregates for wide range water content detection in organic solvents”的文章发表在顶级期刊《Aggregate》（doi.org/10.1002/agt2.546）上（中科院一区，影响因子: 18.8），实现了我校在国产顶级学术期刊的突破。我校化学化工学院2021级研究生许家俊为第一作者，化学化工学院吴琼教授为通讯作者。
H-聚集被认为是一种特殊的非共价相互作用，对于研究和理解光聚集诱导效应具有重要的意义。大量研究表明，π-π相互作用是H-聚集体的主要特征。然而，由于“面对面”聚集体中着色基团之间存在较高的排斥力，很少有报道涉及H-聚集体的单晶结构，这在一定程度上限制了对其堆积模式和光学行为之间关系的进一步了解。此外，由于H-聚集体分子间的强耦合而引起的荧光猝灭效应也限制了其在材料科学中的实际应用。因此，分离H-聚集体的单晶结构、开发基于H-聚集体的光学材料和器件仍然是重大的挑战。
C-H...π相互作用诱导的H-聚集机理图
在最近的研究中，银河8366cc吴琼教授团队，成功合成了两种具有H-聚集特性的席夫碱化合物Cl-Salmphen和H-Salmphen。单晶结构分析表明，两个光谱学呈H-聚集体特征的分子之间并不存在π-π相互作用；相反，相邻分子之间主要通过C-H...π相互作用连接。这意味着C-H...π相互作用也可以诱导H-聚集体的产生。更有趣的是，尽管卤素原子的引入并没有改变分子间的相互作用类型和堆积模式，但其荧光行为发生了从聚集诱导荧光增强（AIE）到聚集荧光猝灭（ACQ）的转变根本转变，理论计算表明这与卤原子的引入增强了分子间相互作用有关（图1）。性质研究表明，这种独特的相互作用模式在形成了超高光学信噪比的同时还有效的拓展了探针在有机物中水含量检测范围。此外团队利用这一特点，制作了一个高效的荧光试纸传感器，并借助手机实现了有机溶剂中含水量的快速、准确的实时检测。这项工作为H-聚集体的形成机制和新型光学器件的拓展提供了一个崭新的视角。
