用于电场传感与调制的多功能光响应有机分子

具有非线性光学行为的有机分子已推动从集成光子学到生物成像的广泛领域发展。随着显微技术进展，一个新兴应用是多功非线性有机成像剂。不同于仅通过单或多光子过程发光的传统成像探针，多功能材料使系统可被同时成像与控制。本工作中，我们报道一种用于调制与报告电场的多功能分子探针。该探针分子由长烷基链连接的两个不同功能模块组成。电场检测模块依赖于双光子（2p）成像剂与光诱导电子转移（PeT）染料TPE。双光子成像剂已在细胞与活体组织成像中展现更小损伤与更大穿透深度。电场调制模块依赖于有机光导体NAI。为降低串扰并优化吸收与发射波长，先用密度泛函理论建模研究分子结构，再合成该多功能分子探针。在一系列溶剂与固态下研究探针分子的光物理、光导电与生物毒性，结果与理论预测一致。具体而言，展示了在生物相容溶剂中的2p激发，光导电快速可逆，且材料低细胞毒性。此外，整个系统含信号读出均由光学控制，两模块可同时或单独操作。本工作为在多种细胞与组织类型中调制与检测生物电场奠定基础。