近年来，具有智能响应的有机晶体在材料科学和化学领域引起了广泛关注，因为它们能将光、热、溶剂和酸等外界刺激以远程或非接触的方式，转化为弯曲、扭曲、跳跃和行走等各种宏观机械运动。另一方面，将荧光和机械运动集成到同一晶体中，将拓展其在驱动器、光电子和储能等领域的广泛应用。但是，现实中大多数有机晶体具有刚性、易碎和发光较弱的特点，而已有的刺激响应单晶功能较为单一，如酸刺激机械运动单晶还未见荧光增强现象，不利于这些刺激响应材料的发展和推广应用。因此，虽然设计合成具有多刺激响应机械运动和荧光变化的晶体具有很大的挑战性，却很有必要性。
为了设计兼具荧光响应和机械运动的多刺激响应分子晶体，作者设计合成了一种含有荧光发光基团、多功能咪唑基团和柔性腙键的新型分子1。
首先，分子1的细长单晶在紫外光作用下能够发生可控的塑性机械弯曲和荧光增强。用X-射线单晶衍射对弯曲过程进行监控表明，光诱导机械弯曲过程中，晶体1中相邻的同一层分子间发生滑移，垂直方向上发生分子间距离增加，分子间π-π相互作用减弱，从而使向光面分子晶胞体积增加，晶体膨胀，而背光面晶体被压缩，最终导致晶体发生机械弯曲。同时，照射过程伴随着键长平均化和π共轭增强，使晶体由几乎不发光到发出强荧光。
图1.晶体1的结构及光诱导机械运动。 图2.晶体1的光诱导荧光开启的表征。 另外，这种细长单晶在外力作用下表现出较好的弹性。且可以在摩擦力作用下显示出明显的荧光增强现象，在良溶剂作用下这种研磨后的粉末发生荧光猝灭，失去溶剂后荧光恢复，进一步重结晶又变成不发光的晶体。但在粘稠液体中这种晶体因为由晶态的聚集诱导猝灭效应转化为无定型粉末而发生荧光增强。 图3.晶体1的力致弹性弯曲和荧光可逆开关。 重要的是这种细长晶体还能够在多种挥发性酸蒸汽的熏蒸下发生塑性机械弯曲和荧光增强，且在对HCl分子进行快速的吸附和脱附时实现蓝色和绿色发光的可逆转换。通过X-射线单晶衍射分析和理论计算我们发现这种酸熏蒸过程伴随着越来越多的分子被质子化，分子膨胀逐渐累积到一定程度，其强度足以使晶体发生弯曲。而荧光增强则是分子间氢键、推拉电子效应和分子间距离增加导致非辐射跃迁减少协同作用的结果。 图4. 晶体1的酸致机械弯曲和荧光开启现象。 综上所述，作者首次将紫外光和酸性蒸汽诱导的塑料弯曲与荧光开关、力诱导的弹性弯曲和机械响应荧光等性能集成到一种新型晶体中，实现了可控、快速和可逆的分子晶体的机械弯曲和荧光开关。这种荧光点亮的多功能单晶，将为发展下一代智能材料提供新的思路。 论文信息： Multi-Stimuli-Induced Mechanical Bending and Reversible Fluorescence Switching in a Single Organic Crystal Prof. Dr. Xin Zheng,Xiaojing Liu,Lijie Liu,Dr. Xiaochuan Li,Song Jiang,Caoyuan Niu,Puhui Xie,Guoxing Liu,Zhanqi Cao,Yunlai Ren,Yuchen Qin,Prof. Dr. Jianji Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202113073
