自从Ben Zhong Tang教授在2001年提出聚集诱导发光(AIE)的概念以来,AIE发光体(AIE分子)已成为光学功能材料领域的研究热点[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]]。与表现出聚集引起的猝灭(ACQ)现象的传统有机荧光团[[8], [9], [10], [11], [12], [13]]不同,AIE分子在聚集状态下会发出强烈的光[[14], [15], [16], [17]]。AIE概念的引入挑战了“聚集导致发光猝灭”的传统观念,为设计发光材料提供了全新的框架[[18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25]]。
深入理解发光机制是合理设计AIE分子的基础前提。迄今为止,研究人员提出了多种机制模型来阐释AIE现象,包括分子内运动限制(RIM)[[26], [27], [28], [29], [30]]、J-聚集形成(JAF)[31,32]、扭曲的分子内电荷转移(TICT)[[33], [34], [35], [36], [37], [38]]、激发态分子内质子转移(ESIPT)[[39], [40], [41], [42], [43]]、聚集诱导的氧气屏障(AIBO)[44]、对暗态的访问限制(RADS)[45,46]以及阴离子-π相互作用等[[47]]。在这些提出的机制中,RIM机制已成为指导AIE分子设计最广泛采用的范式[[26],[48],[49],[50]]。RIM机制可以进一步细分为分子内旋转限制(RIR)和分子内振动限制(RIV)[51]。迄今为止,大多数报道的AIE分子都是基于RIR机制设计的(RIR型AIE分子),因为它们通常具有类似螺旋桨的结构,且易于合成[[52], [53], [54], [55], [56]]。相比之下,RIV型AIE分子仍然相对较少,这主要是由于其固有的结构复杂性和严格的合成要求,以及相关方法的高成本[[57]]。目前,系统性地探讨RIV型AIE分子的综合性综述文章仍然非常匮乏。
本文首先对代表性的RIV型AIE分子进行了系统分类,并按时间顺序分析了它们的发展历程。随后,我们根据四种特征几何结构对这些分子进行了分类:(i)镊子形、(ii)船形、(iii)圆形、(iv)准平面形,相应的代表性RIV型AIE分子在图1中进行了总结。此外,还介绍了RIV型AIE分子在刺激响应材料、配位化合物、生物成像材料和高性能OLED开发中的应用[[37],[58],[59],[60],[61],[62],[63],[64],[65]]。最后,讨论了RIV型AIE分子当前面临的挑战和未来前景。