시아닌 염료 J-응집체의 단파 적외선 방출 구조 설계

광통신, 센서 및 진단 분야에서 근적외선(NIR) 및 단파 적외선(SWIR) 영역의 빛을 흡수하고 방출하는 저비용, 안전한 소재에 대한 관심이 높습니다. J-응집체는 이러한 NIR/SWIR 영역에 접근할 수 있는 유망한 방법이지만, 2차원 또는 튜브형 J-응집체의 분자 설계는 단량체 변화가 형태 및 광물리적 특성에 큰 영향을 미치므로 도전적입니다. 본 연구에서는 폴리메틴 사슬에 입체 부피를 증가시킨 4가지 새로운 헵타메틴 벤조티아졸 염료를 합성하여 SWIR 방출 2차원 J-응집체를 합리적으로 설계했습니다. 입체 부피의 증가는 자가 조립된 중간상과 광물리적 특성을 크게 변화시켜 각 염료에 대해 전례 없는 3~4개의 개별 응집체를 형성했습니다. 총 13개의 새로운 NIR/SWIR 응집체를 분리했으며, 이 중 9개는 상온에서 발광했습니다. 특히, 한 응집체는 튜브형 형태를 보여 최초의 SWIR 튜브형 응집체로 특성화되었습니다. 일련의 상호 전환 연구, 구조 특성화 및 모델링을 통해 각 중간상의 분자 패킹 배열에 대한 통찰력을 얻었습니다. J-응집체 중간상에 대한 심층적인 이해를 바탕으로 단일 발색단 골격을 사용하여 단량체 형광체와 개별 응집체 구조를 선택적으로 여기하여 4색 이미징을 수행할 수 있었습니다. 이 연구는 초분자 응집을 통한 NIR/SWIR 방출 접근을 위한 합리적인 설계 전략을 제시하며, 장파장 J-응집체에 대한 근본적인 이해에서 파생된 에너지 전달 및 다중 이미징의 기회를 강조합니다.