金属笼状化合物由于具有特定的尺寸与结构，独特的发光性质和可封装客体分子的空腔，在吸附和分离、控制释放等领域有着非常广泛的应用前景。然而，由于重原子效应以及金属-配体的电荷转移作用会淬灭荧光，因此，如何有效的构筑高效发光的金属笼仍是这一领域的难点。虽然以四苯基乙烯（TPE）衍生物作为配体的荧光金属笼部分解决了发光效率的问题，但是由于TPE自身的扭曲构象以及在溶液中存在金属环-金属笼之间的结构转变，导致这些金属笼无法有效地结合客体分子，限制了其三维空腔的进一步应用。因此，如何设计并构建具有高效发光的金属笼，并有效地实现其与客体分子之间的相互作用，进而调节它们的发光行为，具有非常重要的科学意义。

针对这一问题，银河国际4556银河国际4556的张明明教授课题组以苝酰亚胺（PDI）衍生物作为结构单元，利用Pt基金属配位降低金属配体之间的电荷转移作用，抵消其重原子效应，制备了两种高效发光金属笼（量子产率约为90％），并通过单晶X射线衍射证实了其化学结构。由于PDI配体缺电子的π共轭平面性质，金属笼不仅可以与富电子的多环芳烃表现出良好的主客体作用，还可以与苝分子形成可调控发光的主-客体复合物，通过颜色互补发出白光。由于主客体复合物在溶液和固态中的荧光量子产率的巨大差异，被成功地用于信息加密。该项工作首次得到并成功解析了多组分Pt（II）金属笼的晶体结构，并对其主客体化学进行了研究，探索了其在信息加密中的应用，为发光金属笼的构建以及功能化应用开辟了新的道路。

近日，该研究成果以《基于苝酰亚胺的高效发光金属笼及其主客体化学用于信息加密》(Highly Emissive Perylene Diimide-Based Metallacages and Their Host-Guest Chemistry for Information Encryption) 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14.612）上。该论文第一作者为西安交大银河国际4556博士生侯亚丽，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，西安交大金属材料强度国家重点实验室是论文唯一通讯单位。

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、银河国际4556基础研究计划等项目共同的资助，论文的表征及测试得到了深圳大学李霄鹏教授、英国诺丁汉大学凌三良博士、中山大学朱克龙教授、西安交大前沿学院郑彦臻教授、陈伟鹏博士、福建物构所蔡丽璇博士、银河国际4556分析测试共享中心、银河国际4556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.0c09904.