随着有机发光二极管和有机荧光传感器等光电子器件的迅速发展,对具有多色发光特性的有机固态材料的需求日益增长。然而,通过化学修饰发色团的方法通常耗时耗力,难以实现高效调控。而依赖外在刺激调节发色团的多色发光,又因固相中发色团的刚性结构和致密堆积受到限制。因此,如何通过固相分子运动实现动态可调的有机固态多色发光仍然是一项重要挑战。
近日,南京大学揭克诚研究员发现了一种具有正向和逆向的气致荧光变色现象的类海绵大环晶体。当脂肪胺渗透进入大环晶体内部时,会在原位形成主客体复合物晶体,导致正向气致荧光变色,其最大荧光发射红移可达80 nm,荧光强度可增强29 倍。机理研究表明,质子转移,以及由固相分子内和分子间运动引起的大环构象和堆积变化,共同驱动了这一红移现象。此外,这些主客体复合物晶体的荧光性质可以通过竞争性胺客体置换实现可逆转换,进一步证明了材料的动态特性。 更值得关注的是,当主客体复合物晶体暴露于a-甲基苄胺时,材料发生逆向气致荧光变色,晶体结构恢复至无溶剂相并回归初始荧光状态。时间相关的脱附实验表明,a-甲基苄胺分子并未进入晶体内部取代客体胺,而是仅作用于晶体表面。其通过与大环表面之间的超分子相互作用“挤压”晶体,导致表层大环分子空腔关闭,并通过界面相互作用诱导固态分子内和分子间运动,进一步释放晶体内部的客体分子。 最终,该材料被成功集成到五层信息加密系统中,展现出在数据安全与信息存储等领域的潜在应用价值。这项研究不仅为多色可调的有机固态发光材料的开发开辟了新思路,也首次报道了通过蒸汽“挤压”触发的逆向气致荧光变色现象,为具有动态可逆光学特性的固态智能材料的设计提供了新的可能性。 论文信息 Forward- and Retro-Vapofluorochromism of Sponge-Like Macrocycle Crystals Jingwei Huang, Haohui Feng, Linnan Zhang, Prof. Dr. Kecheng Jie Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202500022