一种连续能量转移光捕获系统及其制备方法与在颜色可调潜指纹成像中的应用

本发明属于超分子荧光材料和信息安全领域，具体涉及一种连续能量转移光捕获系统及其制备方法与在颜色可调潜指纹成像中的应用。

背景技术：

1、指纹主要由人手指皮肤上的脊线和沟组成，是个体识别的重要手段之一，尤其在刑侦中。然而，遗留在现场的指纹通常是肉眼无法直接看到的潜指纹(lfps)。因此，lfps的可视化显得尤为重要。在lfps开发的各种技术中，荧光成像由于其高分辨率和高对比度而受到了极大的关注。然而，基于传统有机染料的荧光材料通常会遭受聚集诱导猝灭(acq)效应，这严重影响了粉末除尘过程中的荧光成像的质量。使用聚集诱导荧光(aie)荧光团是一种新颖的替代方式。然而，由于对aie荧光团进行共价修饰十分繁琐，用于不同场景下lfps开发的颜色可调的aie材料仍是一个艰巨的挑战。

2、基于超分子自组装的人工光捕获系统在细胞成像、光催化、信息加密和发光器件中的巨大应用潜力而引起了人们极大的兴趣。而且该系统中aie给体和acq受体之间的荧光共振能量转移(fret)使材料具有颜色可调的发射。受自然lhss中连续能量转移的启发，二次能量转移的人工光捕获系统(lhss)可以使供体激发的能量被更大程度地利用，颜色的可调谐区域更宽，但目前尚未有颜色可调的lfps成像的相关研究。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供了一种超分子连续能量转移的光捕获系统及其在多色可调的高分辨潜指纹成像中的应用方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

2、一种连续能量转移光捕获系统，连续能量转移光捕获系统以具有aie特性的化合物g为客体，wp5为主体，通过主客体作用在水中形成的组装体作为光捕获负载受体的平台和能量供体；以疏水荧光染料dbt和sr101依次作为第一能量受体和第二能量受体；

3、化合物g的结构如式(i)，wp5的结构如式(ii)：

4、

5、优选的，在水中的浓度大于3.2μm。

6、优选的，化合物g的浓度为2×10-5～2×10-4m。在此浓度下，化合物g在水中无自组装，无丁达尔效应，无荧光发射现象。

7、优选的，化合物g和wp5的摩尔比为1:0.05～1:2，优选为1:0.7；

8、优选的，dbt和的摩尔比为1:50～1:500，sr101和的摩尔比为1:1000～15:1000。

9、优选的，混合和dbt时，发生第一次荧光共振能量转移，形成荧光颜色由青色逐渐变为黄色；dbt为4,7-二(2-噻吩基)-苯并[2,1,3]噻二唑。dbt结构式为其吸收波长和化合物g的发射波长有一定重叠，保证了能发生第一次荧光共振能量转移(fret)。

10、优选的，再加入sr101，发生第二次荧光共振能量转移，形成荧光颜色由黄色逐渐变为红色。sr101结构式为结构为其吸收波长和第一次能量转移的发射波长有一定重叠，保证了第二次荧光共振能量转移的发生。

11、本发明还提供了上述连续能量转移光捕获系统的制备方法，包括以下步骤：

12、(1)制备化合物g：

13、将如式(iv)所示的化合物1、1,5-二溴戊烷、k2co3和丙酮混合，加热回流，冷却，萃取，干燥，过滤，浓缩，纯化，得到白色固体即为如式(iii)所示的化合物2；

14、将化合物2与三甲胺以1:10的摩尔比混合并溶解于无水四氢呋喃中，加热回流搅拌3天，期间每天都添加三甲胺，结束反应后用石油醚、乙酸乙酯和丙酮洗涤残留物，得到的青色荧光固体即为化合物g；

15、

16、(2)制备连续能量转移光捕获系统：

17、将化合物g和wp5按1:0.05～1:2的摩尔比溶于水中并自组装形成青色荧光发射的纳米组装体将和dbt按摩尔比500:1～50:1混合(例如50:1、60:1、80:1、100:1、200:1、300:1、400:1、500:1或它们之间的任意比值)，超声后得到发生第一次荧光共振能量转移的光捕获系统；继续加入sr101，超声后得到连续能量转移的光捕获系统，此时dbt和sr101的摩尔比为1000:20:1～1000:20:15(例如1000:20:1、1000:20:3、1000:20:6、1000:20:9、1000:20:12、1000:20:14、1000:20:15或它们之间的任意比值)。

18、本发明还提供了上述连续能量转移光捕获系统在制备发光材料中的应用，其特征在于，发光材料为可调谐光致发光材料，具有荧光可调的发射带，激发波长为340nm。

19、本发明还提供了上述连续能量转移光捕获系统在潜指纹成像领域中的应用，其特征在于，具体步骤为：将不同比例的连续能量转移光捕获系统的溶液浓缩为荧光纳米颗粒，加入蒙脱土混合均匀，烘干制成指纹粉末。

20、优选的，包括以下步骤：

21、步骤1：将疏水荧光染料dbt和sr101加入化合物g和wp5的混合水溶液中进行光捕获行为，制成超分子连续能量转移的光捕获系统；

22、步骤2：浓缩不同比例的超分子光捕获系统的溶液，烘干制成一系列荧光发射的指纹粉；

23、步骤3：将指纹粉末洒在潜指纹上，吹去多余的荧光粉；

24、步骤4：记录并分析指纹图像。

25、优选的，获得高分辨的三级指纹成像，包括核心点、湖泊、短脊、突刺、分叉、终止以及汗孔；使得指纹粉能在更多材料基质上进行指纹成像，包括但不限于塑料、大理石、木头、橡胶、金属、纺织品。

26、上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

27、1、本发明提供的连续能量转移的光捕获系统，能很好地模拟自然界光合作用能量连续多次的转递路径；

28、2、本发明提供的第一次能量转移的光捕获系统在非常高的供受体比例(500:1～50:1)情况下能较好转移能量，单位受体能够承接高达几百倍数量给体转移的能量，同时具备高效能量转移和超高的天线效应等优点，体系的最高能量转移效率达62.1％，最佳天线效应达55.0；

29、3、本发明提供的第二次能量转移的光捕获系统在更高的给受体比例(1000:20:1～1000:20:15)情况下仍能较好转移能量，单位受体能够承接高达几百倍甚至上千倍数量给体转移的能量，同时也兼具较高的能量转移能力和天线效应等优点，体系的最高能量转移效率达37.2％，最佳天线效应达32.5；

30、4、本发明提供的光捕获系统的荧光发射多色可调，当加入疏水荧光染料dbt时，其荧光颜色由青色变为黄色，可制备出黄色荧光发射的固体纳米颗粒；该黄色荧光发射的固体纳米颗粒可用于黄色荧光的潜指纹成像；当继续加入疏水荧光染料sr101时，其荧光颜色由黄色变为红色，可制备出红色荧光发射的固体纳米颗粒；该红色荧光发射的固体纳米颗粒可用于红色荧光的潜指纹成像；

31、5、本发明提供的指纹粉颜色可调，基于光捕获体系由青色到黄色再到红色的可谐调性，也可以制备由青色到黄色再到红色及其中间色，如浅黄色、橙色等一系列荧光颜色的指纹粉；

32、6、本发明提供的多色发射的指纹粉，由于其多色可调、强发射、高对比度等特点，可以在更多基质上进行指纹成像，如在表面较光滑的塑料、大理石、木头、铁片上，或在表面柔软且粗糙的橡胶、锡纸、纸、以及纺织品上都可以进行多色指纹成像；

33、7、本发明提供的连续能量转移的光捕获系统是由化合物g和wp5通过主客体作用自组装成纳米颗粒均匀地分散在水溶液中作为能量供体，具有成本低，绿色环保的效果；而且结构稳定，荧光溶液能够储存至少两周以上，制备好的指纹荧光粉能储存一年以上。