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  光響應(yīng)型熒光材料因其在信息加密、防偽和數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域的應(yīng)用，受到了科學(xué)家們廣泛的關(guān)注。螺吡喃（SP）是一種典型的光異構(gòu)化分子，其非共軛的SP形式與共軛的部花菁MC形式之間可進(jìn)行可逆的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)可轉(zhuǎn)換的熒光性質(zhì)，因此SP已成為設(shè)計光響應(yīng)熒光材料的重要選擇。然而SP形式的分子結(jié)構(gòu)扭曲以及分子內(nèi)共軛短，導(dǎo)致傳統(tǒng)的SP分子熒光性能較差，在光照下只能實(shí)現(xiàn)熒光開關(guān)特性。此外，SP是一類典型的聚集誘導(dǎo)猝滅（ACQ）染料，在聚集態(tài)下，分子間的聚集效應(yīng)，不僅SP的光異構(gòu)化過程受到阻礙，MC的發(fā)光性能也受到嚴(yán)重抑制。目前，基于螺吡喃的動態(tài)光響應(yīng)熒光材料的研究主要依靠分子內(nèi)其他熒光基團(tuán)到MC的F?rster共振能量轉(zhuǎn)移，來實(shí)現(xiàn)熒光顏色的動態(tài)變化，這需要兩個或更多能量匹配的熒光團(tuán)，增加了材料的設(shè)計難度。因此，構(gòu)建具有可轉(zhuǎn)換發(fā)光顏色和增強(qiáng)固態(tài)熒光性質(zhì)的SP分子將極大地拓展其潛在應(yīng)用。

  基于此，2025年2月14日，北京化工大學(xué)尹梅貞教授課題組在材料科學(xué)權(quán)威期刊《Advanced Functional Materials》在線發(fā)表題為“Naphthalimide-Conjugated Spiropyran: Dual-State Emission and Photo-Responsive Dynamic Fluorescence Color for Information Encryption Application”的文章。該文章針對螺吡喃熒光團(tuán)，巧妙地將吸電子萘酰亞胺基團(tuán)以共軛方式與之偶聯(lián)，提出了一種新的設(shè)計策略來獲得萘酰亞胺共軛螺吡喃（NMI-SP）衍生物，成功實(shí)現(xiàn)了動態(tài)光響應(yīng)熒光顏色變化。NMI-SP具有較強(qiáng)的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）特性和扭曲的分子構(gòu)型，使其在單分子態(tài)和聚集態(tài)下表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光發(fā)射性能。此外，在UV光照射下，NMI-SP表現(xiàn)出明顯的光致變色性質(zhì)，在四氫呋喃溶液中，表觀顏色從黃色變成綠色；在聚集態(tài)下，熒光顏色由橙色到紅色的轉(zhuǎn)變。基于NMI-SP熒光團(tuán)的聚集態(tài)下動態(tài)光響應(yīng)熒光性質(zhì)，突出了其在信息加密方面的潛在應(yīng)用。

圖1. NMI-SP和NMI-MC的光響應(yīng)化學(xué)結(jié)構(gòu)變化及其熒光性質(zhì)

圖2. NMI-SP單分子的光物理性質(zhì)

圖3. NMI-SP聚集體的光物理性質(zhì)

圖4. NMI-SP在單分子和聚集態(tài)下的光響應(yīng)性質(zhì)

圖5. NMI-SP光響應(yīng)熒光變化機(jī)理研究

圖6. NMI-SP在信息加密方面的應(yīng)用

  參考文獻(xiàn):

  Xiaofang Hu, Bing Fang, Pengyu Li, Junxiao Wang, Jie Li, Yuhua Dai, Meizhen Yin*. Naphthalimide‐Conjugated Spiropyran: Dual‐State Emission and Photo‐Responsive Dynamic Fluorescence Color for Information Encryption Application. Adv. Funct. Mater. 2025, 2423793. DOI: 10.1002/adfm.202423793.

  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202423793