[发明专利]一种光诱导结晶的异喹啉盐类化合物及其制备方法与应用、纳米晶体的制备方法

说明书

本发明属于光响应材料技术领域，公开了一种光诱导结晶的异喹啉盐类化合物及其制备方法与应用、纳米晶体的制备方法，该纳米晶体的制备方法基于此材料发明一种高效快速原位制备纳米晶体的新方法。所述光诱导结晶的异喹啉盐类化合物具有式I或式II或式III或式IV结构，其结构不同在于异喹啉盐离子化程度的不同；本发明的光诱导结晶的异喹啉盐类化合物通过新的光物理机制实现光激活，材料同时具有AIE、光激活和光诱导结晶的特性。本发明的光激活材料具有光照强度依赖性、良好的生物相容性、线粒体靶向性的特征，在光合作用光照强度的优化和生物成像与治疗领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于光响应性材料技术领域，具体涉及一种光诱导结晶的异喹啉盐类化合物及其制备方法与应用、纳米晶体的制备方法。

背景技术

光是无毒无害的重要能源，在人类文明的发展中起着不可或缺的作用。例如，光合作用是绿色植物吸收二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)产生有机物质并释放氧气的过程，维持着生态平衡。如果没有光，这种平衡将会被打破，人类的生存将会受到巨大的威胁。通过利用光来开发更多新材料(如发电，储存和转换)一直得到众多研究人员的关注，因为它极大地改善了我们的生活。其中，光响应特性材料在诸如光热，光电和光学存储器之类的材料操作中起着至关重要的作用。

其中，光激活材料由于其在超分辨率成像、生物传感和光学开关相关领域中的潜在应用，得到越来越多研究团队的关注。然而，常见的光激活行为通常是由光化学过程主导的，例如光致关环-开环和光学异构化等；大多数情况下，这些反应在两个或多个稳态分子之间进行切换或转化，但通常会伴随着不明的中间产物的产生，这些可能会带来不必要的能量耗散或不可逆性受损(Acc. Chem.Res.2018,51,1153–1163)；因此，利用这种光化学的机制来实现光激活的材料仍存在很多亟待解决的问题。相比之下，光物理主导的光激活过程显得较有优势，但是材料实例体系鲜有报道。聚集诱导发光(AIE)是唐本忠院士团队于2001年报道的一类“反常”光物理行为，相对于传统发光材料聚集导致荧光淬灭(ACQ)效应，从根本上解决了长期限制聚集态发光效率提高的瓶颈，在光电器件、生物成像和疾病诊疗中展现了巨大的应用前景。

AIE材料在生物领域具有很大的应用潜力。通常，为了提高材料的生物相容性和稳定性，通常通过将AIEgens(AIE材料的发光体)快速注入水介质中，通过纳米沉淀法将AIEgens制成纳米粒子(NPs)。这种快速的沉淀过程将使分子以无规则松散堆积的方式产生无定形纳米粒子。纳米粒子中的无规则松散堆积允许有效的分子内运动，导致其通过非辐射弛豫途径消耗激发态能量，大大降低AIE纳米粒子的亮度。值得一提的是，结晶是增加许多AIEgens亮度的有效策略，因为分子的堆积通过结晶最大程度地增加，从而使分子内运动最小化。但是，目前用于制造尺寸均匀且具有良好水分散性的非常小尺寸的晶体的简易方法很少,操作复杂且比较耗时(Adv.Mater.,2017,29,1604100)。因此，发展简易快速形成纳米晶体的新方法具有很大的挑战性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一类光诱导结晶的异喹啉盐类化合物以及基于该材料发明一种纳米晶体制备的新方法。该材料同时具有AIE、光激活和光诱导结晶的特性，这种材料在良有机溶剂和水中发光微弱，形成无规聚集体，但是在365nm UV灯光、日光或照明用白光辐照一段时间后出现明显的荧光增强并伴随着纳米晶体的形成。本发明的光激活材料是通过光物理过程(光诱导分子聚集结晶)实现光激活，且其具有线性光照强度依赖性、良好的生物相容性、线粒体靶向性的特征，可用于光合作用光照强度的优化和生物成像与治疗。

本发明另一目的在于提供上述光诱导结晶的异喹啉盐类化合物的制备方法。本发明的方法工艺简单、原料易得、产率高。

本发明再一目的在于提供上述光诱导结晶的异喹啉盐类化合物在光电领域中的应用，特别是细胞成像与植物生长优化及监测中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：