能量传递在自然界中广泛存在，例如物质的燃烧、电磁转换、绿色植物光合作用等化学过程中都有着明显的能量传递以及转化。因此，调控能量传递的过程以及方向对于深刻地理解各种化学过程至关重要。荧光共振能量传递是研究两个发光基团之间的能量传递行为，是光合作用的重要环节之一。有效的能量传递不仅需要供体和受体之间有适当的距离和一定的光谱重叠，还需要它们有着一定的方向性以利于偶极子之间的耦合。柔性的共价键和大部分超分子作用力很难使荧光共振能量转移保持一定的方向，所以在特定位置和方向上实现荧光共振能量传递并调控能量传递的方向是一个具有挑战性的工作。
针对这一问题，材料学院的张明明课题组利用金属配位相互作用，通过不同的荧光配体的自组装，制备了两个四角棱柱形的铂(II)配合物分子笼，在这两个金属笼中实现了棱到面以及面到棱两种截然相反的荧光共振能量传递。值得一提的是，两种荧光基团对于外界刺激具有的不同响应会显著影响其荧光共振能量传递的效率，从而实现对不同外界环境刺激的高灵敏性响应。因此，这两个金属笼不仅可以区分丁醇的三种异构体，还可以随压力和温度的改变而改变其发光颜色及强度。该类分子笼可以在零下50度到80度的范围内对温度有着很好的响应，且具有很高的灵敏度。比如，在含有罗丹明基团的分子笼中，双发射峰强度比值(I600/I480)与温度拟合直线的斜率达到0.072，这是迄今为止所报道的比率荧光传感的最高值。这种调控发光超分子配合物中荧光能量传递的方法为制备具有刺激响应性的智能发光材料提供了新的思路。
近日，该研究成果以《具有相反荧光能量共振能量传递的发光铂金属笼用于多重传感》（Emissive Platinum(II) Cages with Reverse Fluorescence Resonance Energy Transfer for Multiple Sensing）为题发表在国际化学领域权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）（影响因子14.695）上。该论文第一作者为西安交大材料学院博士后张泽远和硕士生赵正青，通讯作者是西安交大金属材料强度国家重点实验室的张明明教授以及吉林大学超硬材料国家重点实验室的王凯副教授，西安交大金属材料强度国家重点实验室为第一单位。
该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划国际合作项目、西安交大青年拔尖人才计划等项目的资助，论文的表征及测试得到了美国南弗罗里达大学李霄鹏教授、英国诺丁汉大学凌三良博士、吉林大学邹勃教授、西安交大前沿学院何刚教授、分析测试共享中心、材料学院和理学院分析测试中心的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12689.
