Confinement des rotors moléculaires à émission induite par agrégation dans des nanosheets organiques poreux ultrafins bidimensionnels pour une reconnaissance moléculaire améliorée

Malgré le développement rapide des rotors moléculaires au cours de la dernière décennie, il reste un défi de taille de comprendre leur comportement confiné dans des nanomatériaux ultrafins bidimensionnels pour la reconnaissance moléculaire. Ici, nous rapportons un polymère aromatique π-conjugué tout en carbone, nommé NUS-25, contenant des unités flexibles de tétraphényléthylène (TPE) en tant que rotors moléculaires à émission induite par agrégation (AIE). La poudre massive de NUS-25 peut être facilement exfoliée en nanosheets lamellaires autoportants de taille micrométrique d'une épaisseur de 2-5 nm. Le comportement dynamique des rotors TPE est partiellement restreint par des interactions non covalentes dans les nanosheets ultrafins 2D, comme le prouvent des études expérimentales comparatives incluant les caractéristiques AIE, la reconnaissance moléculaire sélective par taille, et les calculs théoriques de barrière énergétique de rotation. En raison des rotors TPE partiellement restreints, les nanosheets NUS-25 sont très fluorescentes. Cette propriété permet aux nanosheets NUS-25 d'être utilisées comme capteur chimique pour la détection spécifique de l'acénaphthylène parmi une série d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) via un mécanisme d'évanescence fluorescente. De plus, les investigations montrent que les nanosheets NUS-25 ont une sensibilité et une sélectivité beaucoup plus élevées que leur poudre massive empilée et d'autres polymères similaires contenant des rotors TPE dynamiques. La reconnaissance moléculaire hautement efficace peut être attribuée au transfert d'électrons induit par la lumière (PET) des nanosheets NUS-25 vers l'acénaphthylène, ce qui est étudié par des mesures de photoluminescence résolues dans le temps (TRPL), des spectres d'excitation et d'émission, et des calculs de théorie fonctionnelle de la densité (DFT). Nos résultats démontrent que le confinement des rotors moléculaires AIE dans les nanomatériaux 2D peut améliorer la reconnaissance moléculaire. Nous prévoyons que la stratégie de conception des matériaux démontrée dans cette étude inspirera le développement d'autres nanomatériaux 2D ultrafins équipés de machines moléculaires intelligentes pour diverses applications.