在生物系统中，温度检测是一项重要的工具。基于发光探针的非接触式温度计是一种无创且易于观察的方法。其中，基于双发射强度比值的比率型温度探针能够提供自校准读数，而双比色测量可以提供更准确的测量。但是，由于双比色温度计仅限于稀土材料，因此不适合用于生物应用。

过去十年中，有机室温磷光因其在发光、防伪和成像等领域的广泛应用而备受关注。然而，要获得室温下的磷光发射，单重态和三重态之间的能隙通常需要很小，以促进高效隙间窜越过程（ISC），这导致荧光和磷光之间的波长差往往较小，这降低了利用荧光磷光双发射机理制备比率型温度计的准确性。

近日，课题组和彭谦教授、复旦大学李富友教授合作，以色酮分子为研究对象，通过引入分子内非共价相互作用（NIIs），调控有机分子的三线态能级，获得了具有小的荧光磷光双发射重叠的有机分子，基于其强度和寿命的比率构筑了三维双比率型温度探针。

研究合成了一系列色酮衍生物（BC、3TC、2TC），并使用傅里叶红外光谱、二维核磁共振、单晶分析和理论计算确定了BC、3TC、2TC中存在NIIs，且强度不断增加。NIIs的调节使得T₁远离S₁产生更长波长的磷光，而高的三线态激发态（T_n）被调控得接近S₁从而获得高效的隙间窜越。因此，借此机理得到的化合物具有高效的室温磷光和极大的双发射波长差，确保了双发射带在检测时的最小相互干扰，并基于此建立三维双比率型温度探针。

最后，该探针运用于细胞及活体的温度检测中，在308.15 K下温度灵敏度达到0.85% K^-1，不确定度为0.89 K，为麻醉过程中小鼠原位体表温度检测提供了可视化工具。在该工作中，我们通过调节构象来调控有机半导体的三线态能级，以实现双比率型温度探针。

上述最新研究成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上。文章的第一作者是课题组在读博士生陈皓。