一种圆偏振发光材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于生物大分子固态薄膜的圆偏振发光材料及其制备方法与应用。本发明专利技术在由生物大分子复合物、阳离子型表面活性剂和有机染料分子建立的固态薄膜系统中实现了超分子手性传递和CPL信号的放大，该薄膜可以拉伸到初始长度的三倍，并且随着拉伸比例的增大，CPL信号逐渐被放大，并且制备方法简单，可操作性强。操作性强。

【技术实现步骤摘要】
一种圆偏振发光材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于圆偏振发光材料领域，具体涉及一种基于生物大分子固态薄膜的圆偏振发光材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]圆偏振发光(CPL)是手性发光体系的一种独特的手性光学性质，已经成为研究手性材料激发态性质最有用的工具之一。具有CPL活性的手性光学材料在三维显示、对映体的选择性识别、无创生物医学诊断等多个研究领域有着广泛的应用前景，受到了人们的广泛关注。近年来，已有研究报道利用简单的自组装策略通过分子间的各种非共价相互作用来构建CPL活性材料，可便捷的利用外界刺激调控，如光照射、pH值或温度的改变、电场和磁场的施加等。
[0003]受到自然界的启发，许多生物能够对机械应变做出响应，并将这种刺激转化为化学或者电信号，科学家们逐渐发展了机械化学来探究机械的刺激对于光学响应或者化学信号的影响。近年来，机械力在化学体系中的应用，无论是以机械拉伸、剪切、研磨或者超声的形式，都带来了许多令人着迷的发展前景。同时，考虑到机械力在化学体系中的不可避免性和机械性能的广泛应用，机械响应性能正在成为智能材料特别具有吸引力的特性。然而，到目前为止，将机械刺激转化为手性光学信号的研究报道是很少的。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提出一种在生物大分子薄膜材料中通过机械拉伸实现圆偏振发光放大的方法。本专利技术将4'，6
‑
二脒基
‑2‑
苯基吲哚二盐酸盐(DAPI)、盐酸小檗碱(BCH)、吖啶橙(AO)和溴乙锭(EB)等非手性阳离子荧光染料分子掺杂到固态薄膜中，探究了机械拉伸对于手性信号的影响。
[0005]为了达到上述的专利技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一种基于生物大分子固态薄膜的圆偏振发光薄膜材料是按照包括下述步骤的方法制备得到的：
[0007]1)将一定比例的手性生物大分子、不同碳链长度的季铵盐型表面活性剂和非手性阳离子染料溶于水溶液中，在室温下搅拌均匀，通过离子交换反应得到复合物沉淀；离心收集沉淀物，冷冻干燥得到固态粉末；
[0008]2)将所述固态粉末用氯仿和乙醚进行洗涤，在氯仿中溶解，倒入乙醚沉淀出来，过滤后真空干燥，得到复合物；
[0009]3)将所得到复合物溶解在有机溶剂中，在室温下通过溶剂逐渐挥发，最终获得了具有可拉伸性质的复合物薄膜。
[0010]所述方法还包括：在不同的染料掺杂的复合物薄膜体系中，测试薄膜拉伸前后的CPL光谱图。
[0011]所述拉伸的倍数可为薄膜初始长度的1
‑
3倍。
[0012]上述方法步骤1)中，所述手性生物大分子包括蛋白质、核酸、脂类和糖类等；
[0013]上述方法步骤1)中，所述不同碳链长度的季铵盐型表面活性剂包括双十二烷基二甲基氯化铵、双十四烷基二甲基氯化铵、双十六烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、C
n
TAC(n＝12，14，16，18)、双十二烷基二甲基溴化铵、双十四烷基二甲基溴化铵、双十六烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵和C
n
TAB(n＝12，14，16，18)；
[0014]上述方法步骤1)中，所述非手性染料分子包括4'，6
‑
二脒基
‑2‑
苯基吲哚二盐酸盐(DAPI)、盐酸小檗碱(BCH)、吖啶橙(AO)、溴乙锭(EB)、硫磺原黄素和番红花红等阳离子染料中的至少一种；
[0015][0016]上述的方法步骤1)中，所述手性生物大分子和季铵盐型表面活性剂的摩尔比可为0.5～3。
[0017]上述的方法步骤1)中，所述手性生物大分子和非手性阳离子染料的摩尔比可为1/16～1，具体可为1:16、1:8、1:4、1:2或1:1。
[0018]上述方法步骤2)中，所述洗涤至少进行两次。
[0019]上述方法步骤3)中，所述有机溶剂包括乙醇、氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇以及两种溶剂的混合溶剂。
[0020]本专利技术还提供一种机械拉伸放大圆偏振发光的方法。
[0021]本专利技术提供的机械拉伸放大圆偏振发光的方法，是将上述方法制备的具有可拉伸性质的复合物薄膜进行机械拉伸，实现圆偏振发光放大。
[0022]所述机械拉伸的倍数可为薄膜初始长度的1
‑
3倍。
[0023]本专利技术在由生物大分子复合物、阳离子型表面活性剂和有机染料分子建立的固态薄膜系统中实现了超分子手性传递和CPL信号的放大，该薄膜可以拉伸到初始长度的三倍，并且随着拉伸比例的增大，CPL信号逐渐被放大，并且制备方法简单，可操作性强。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：
[0025]本专利技术基于手性生物大分子DNA成功制备了可拉伸的复合物薄膜，该方法具有工艺简单，操作简便，易于调控和实用性强的特点。这种染料掺杂的DNA复合物薄膜不仅为手性传递提供了良好的模板，而且有助于根据宏观机械刺激来量化手性分子向非手性分子的手性传递，并且在光学显示和材料科学中具有广阔的应用前景。
附图说明
[0026]图1为不同染料掺杂的DNA复合物薄膜在可见光和紫外光照射下随拉伸比例增加的图片。
[0027]图2为DAPI染料掺杂的DNA复合物薄膜拉伸前后的CPL光谱。
[0028]图3为BCH染料掺杂的DNA复合物薄膜拉伸前后的CPL光谱。
[0029]图4为AO染料掺杂的DNA复合物薄膜拉伸前后的CPL光谱。
[0030]图5为EB染料掺杂的DNA复合物薄膜拉伸前后的CPL光谱。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
[0032]下述实施例中所使用的生物大分子DNA，CAS号68938
‑
01
‑
2，购于Acros Organics，货号406251000。
[0033]实施例1.DAPI染料掺杂的复合物薄膜体系
[0034]1.称取0.5g生物大分子DNA，0.4g双十二烷基二甲基氯化铵，27.73mg的DAPI置于250mL的圆底烧瓶中，加入100mL的水进行溶解，均匀混合后获得沉淀物。
[0035]2.然后以10000r/min的转速离心收集沉淀物，冷冻干燥得到固态粉末。接下来，将所得到的固态粉末用氯仿和乙醚进行洗涤，在氯仿中溶解，倒入乙醚沉淀出来，重复两次，过滤后真空干燥得到复合物。
[0036]3.将所得到复合物溶解在有机溶剂(CHCl3/EtOH混合溶剂，体积比例为1:1
‑
5:1)中，在室温下通过溶剂逐渐挥发，最终获得了具有可拉伸性质的复合物薄膜。
[0037]图1中a为DAPI染料掺杂的复合物薄膜在可见光和紫外光照射下随拉伸比例增加的图片，可以明显的看到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生物大分子固态薄膜的圆偏振发光薄膜材料的制备方法，包括下述步骤：1)将手性生物大分子、季铵盐型表面活性剂和非手性阳离子染料溶于水溶液中，在室温下搅拌均匀，通过离子交换反应得到复合物沉淀；离心收集沉淀物，冷冻干燥得到固态粉末；2)将所述固态粉末用氯仿和乙醚进行洗涤，在氯仿中溶解，倒入乙醚沉淀出来，过滤后真空干燥，得到复合物；3)将所得到复合物溶解在有机溶剂中，在室温下通过溶剂逐渐挥发，最终获得了具有可拉伸性质的复合物薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述手性生物大分子包括蛋白质、核酸、脂类和糖类。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述季铵盐型表面活性剂包括双十二烷基二甲基氯化铵、双十四烷基二甲基氯化铵、双十六烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、C
n
TAC(n＝12，14，16，18)、双十二烷基二甲基溴化铵、双十四烷基二甲基溴化铵、双十六烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵和C
n
TAB(n＝12，14，16，18)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述非手性染料分子选自下述：4'，6
‑
二脒基

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸣华，樊华华，张莉，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：