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電化學發光（ECL）成像是一種通過電化學反應產生激發光的成像技術，因其高的靈敏度和分辨率被廣泛應用于生物醫學等領域。ECL發光性能取決于發光體材料本身，如金屬配合物、熒光有機分子、半導體納米顆粒、有機發光二極管材料和納米復合材料等，這些材料通常受Kasha規則的限制，只能進行單色發射。因而，傳統復色ECL的實現依賴多種發光材料組合，存在結構復雜、能量效率低等問題，難以獲取足夠強度以支撐顯微成像研究的復色ECL。研究者一直尋求一種單一材料能同時發射復色ECL，但受限于材料本身性質和發射效率，這一目標長期未實現。金屬有機框架（MOF）作為電化學發光體具有結構可調性、多功能性、可控光電性能和快速電荷轉移能力等優勢，因此成為ECL復色成像材料的新興研究方向。

通過對異配體空間關系的巧妙設計，南京大學雷建平教授、吳潔教授及南京師范大學戴志暉教授研究團隊設計合成了一種新型異配體MOF：h-NJU-241。該MOF以Mg²⁺為金屬節點，基于兩種熒光配體：供體1,3,6,8-四羧基苯基芘及受體meso-四羧基苯基卟啉共組裝而成，相較于單個配體所構建的芘基MOF（NJU-241）和卟啉基MOF（NJU-242），h-NJU-241在同一電勢下能夠以能量轉移的方式同時發射芘的藍光ECL和卟啉的紅光ECL。通過精確調控配體間距（0.624 nm），當卟啉占比僅1.87‰時，h-NJU-241實現了高達92.2%的框架內能量轉移效率。

實驗數據顯示，h-NJU-241的單晶展現出優異的成像性能。其晶體的高透光率和規整的晶體形態使得光信號分布清晰。在藍色通道（DAPI）和紅色通道（Cherry-T）中，通過分析光子分布，不同通道下ECL體現出一致的空間分布特征，這種多色成像能力為復雜樣本的同步檢測提供了新工具。

研究團隊通過調控反應條件，進一步展示了材料設計的靈活性。例如，在變溫反應條件下合成的晶體中，卟啉傾向于集中在邊緣區域；而低溫反應則能實現卟啉的均勻分布。這種動態控制能力為定制化晶體平臺提供了可能，未來可用于研究能量轉移機制或開發特定功能的成像材料。

這項研究的核心價值在于首次實現了MOF單晶的復色ECL成像，打破了傳統多種單色ECL發光體組合的局限。高能量轉移效率與動態調控能力的結合，不僅為材料科學提供了新思路，也為生物傳感、環境監測等領域開辟了全新解決方案。未來，MOF單晶材料可進一步優化材料的光穩定性和生物相容性，探索其在活體成像中的應用潛力。

論文信息

Polychromatic Electrochemiluminescence Imaging of Single Heteroligand Metal–Organic Crystals

Yufei Wang, Tianrui Liu, Dr. Siqi Yu, Dr. Rengan Luo, Prof. Dr. Songsong Bao, Prof. Dr. Jie Wu, Prof. Dr. Huangxian Ju, Prof. Dr. Zhihui Dai, Prof. Dr. Jianping Lei

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202501151

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