Abstract Fluorescence imaging in near-infrared IIb (NIR-IIb, 1500–1700 nm) spectrum holds a great promise for tissue imaging. While few inorganic NIR-IIb fluorescent probes have been reported, their organic counterparts are still rarely developed, possibly due to the shortage of efficient materials with long emission wavelength. Herein, we propose a molecular design philosophy to explore pure organic NIR-IIb fluorophores by manipulation of the effects of twisted intramolecular charge transfer and aggregation-induced emission at the molecular and morphological levels. An organic fluorescent dye emitting up to 1600 nm with a quantum yield of 11.5% in the NIR-II region is developed. NIR-IIb fluorescence imaging of blood vessels and deeply-located intestinal tract of live mice based on organic dyes is achieved with high clarity and enhanced signal-to-background ratio. We hope this study will inspire further development on the evolution of pure organic NIR-IIb dyes for bio-imaging.

Abstract Developing high-efficient afterglow from metal-free organic molecules remains a formidable challenge due to the intrinsically spin-forbidden phosphorescence emission nature of organic afterglow, and only a few examples exhibit afterglow efficiency over 10%. Here, we demonstrate that the organic afterglow can be enhanced dramatically by thermally activated processes to release the excitons on the stabilized triplet state (T 1 * ) to the lowest triplet state (T 1 ) and to the singlet excited state (S 1 ) for spin-allowed emission. Designed in a twisted donor–acceptor architecture with small singlet-triplet splitting energy and shallow exciton trapping depth, the thermally activated organic afterglow shows an efficiency up to 45%. This afterglow is an extraordinary tri-mode emission at room temperature from the radiative decays of S 1 , T 1 , and T 1 * . With the highest afterglow efficiency reported so far, the tri-mode afterglow represents an important concept advance in designing high-efficient organic afterglow materials through facilitating thermally activated release of stabilized triplet excitons.

Abstract The shortage of high quantum yield (QY) organic fluorophores in the second near‐infrared window (NIR‐II) has become a bottleneck in bioimaging field. Now, a simple strategy is proposed to address this: constitutional isomerization on the basis of the molecular design philosophy of aggregation‐induced emission. With the combination of backbone distortion and rotor twisting, the resultant NIR‐II fluorophore 2TT‐ o C6B displays an emission peak at 1030 nm and a QY of 11% in nanoparticles, one of the highest reported so far. Control molecules confirm that the distorted backbone and twisted rotors play equally important roles in determining the fluorescence properties of the NIR‐II fluorophores. To allow for the targeting ability to reach deeply located diseases, neutrophils (NEs) are used to penetrate the brain tissues and accumulate in the inflammation site. Herein, it is shown that NEs carrying 2TT‐ o C6B nanoparticles can penetrate the blood‐brain‐barrier and visualize the deeply located inflammation through an intact scalp and skull. Notably, the bright 2TT‐ o C6B contributes to a significantly enhanced signal‐to‐background ratio of 30.6 in the brain inflammation site.

Semiconducting polymer nanoparticles (SPNs) emitting in the second near-infrared window (NIR-II, 1000–1700 nm) are promising materials for deep-tissue optical imaging in mammals, but the brightness is far from satisfactory. Herein, we developed a molecular design strategy to boost the brightness of NIR-II SPNs: structure planarization and twisting. By integration of the strong absorption coefficient inherited from planar π-conjugated units and high solid-state quantum yield (ΦPL) from twisted motifs into one polymer, a rise in brightness was obtained. The resulting pNIR-4 with both twisted and planar structure displayed improved ΦPL and absorption when compared to the planar polymer pNIR-1 and the twisted polymer pNIR-2. Given the emission tail extending into the NIR-IIa region (1300–1400 nm) of the pNIR-4 nanoparticles, NIR-IIa fluorescence imaging of blood vessels with enhanced clarity was observed. Moreover, a pH-responsive poly(β-amino ester) made pNIR-4 specifically accumulate at tumor sites, allowing NIR-IIa fluorescence image-guided cancer precision resection. This study provides a molecular design strategy for developing highly bright fluorophores.

Fluorescence imaging in the second near-infrared window (NIR-II) is a new technique that permits visualization of deep anatomical features with unprecedented spatial resolution. Although attractive, effectively suppressing the interference signal of the background is still an enormous challenge for obtaining target-specific NIR-II imaging in the complex and dynamic physiological environment. Herein, dual-pathological-parameter cooperatively activatable NIR-II fluorescence nanoprobes (HISSNPs) are developed whereby hyaluronic acid chains and disulfide bonds act as the "double locks" to lock the fluorescence-quenched aggregation state of the NIR-II fluorescence dyes for performing ultrahigh specific imaging of tumors in vivo. The fluorescence can be lit up only when the "double locks" are opened by reacting with the "dual smart keys" (overexpressed hyaluronidase and thiols in tumor) simultaneously. In vivo NIR-II imaging shows that they reduce nonspecific activitation and achieve ultralow background fluorescence, which is 10.6-fold lower than single-parameter activatable probes (HINPs) in the liver at 15 h postinjection. Consequently, these "dual lock-and-key"-controlled HISSNPs exhibit fivefold higher tumor-to-normal tissue ratio than "single lock-and-key"-controlled HINPs at 24 h postinjection, attractively realizing ultrahigh specificity of tumor imaging. This is thought to be the first attempt at implementing ultralow background interference with the participation of multiple pathological parameters in NIR-II fluorescence imaging.

Rabies is a zoonotic infection with the potential to infect all mammals and poses a significant threat to mortality. Although enzyme-linked immunosorbent tests and real-time reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) have been established for rabies virus (RABV) detection, they require skilled staff. Here, we introduce a personal glucose meter (PGM)-based nucleic acid (NA-PGM) detection method to diagnose RABV. This method ensures sensitive and convenient RABV diagnosis through hybridization of reverse transcription-recombinase aided amplification (RT-RAA) amplicons with probes labeled with sucrose-converting enzymes, reaching a detection level as low as 6.3 copies/μL equivalent to 12.26 copies. NA-PGM allows for the differentiation of RABV from other closely related viruses. In addition, NA-PGM showed excellent performance on 65 clinical samples with a 100% accuracy rate compared with the widely adopted RT-qPCR method. Thus, our developed NA-PGM method stands out as sensitive, semiquantitative, and portable for RABV detection, showcasing promise as a versatile platform for a wide range of pathogens.

In this work, the effects of different sintering temperatures and TiO2 concentrations on the dielectric properties of ZrO2 and Nb2O5 pre-doped CaCu3Ti4O12 (CCTO) ceramics were investigated. These doped ceramics were sintered at temperatures of 1020, 1030, and 1040 °C, exhibiting the lowest dielectric loss of 0.01, which consistently remained below 0.03 across a wide frequency range from 10 to 105 Hz. Simultaneously, they maintained a high dielectric constant of more than 3000 and remarkably met the requirements for an X8P capacitor (Δε′ ≤ ±10% at temperature range from −55 to 150 °C). It was clarified that TiO2 doping increased grain boundary resistance, leading to the reduced dielectric loss, and elevated the grain boundary activation energy, thereby enhancing the temperature stability. The TiO2-doped CCTO-based ceramics also demonstrated reduced sensitivity to variations in sintering temperature, highlighting their excellent manufacturability. This characteristic holds great promise for the fabrication of CCTO-based ceramics, which usually exhibit poor repetitiveness.