功能型发光材料的开发和理论建设，是推动未来智能仿生体系和信息安全建设等领域发展的重要助力。其中，能够可控地实现分子结构和荧光信号变化的有机小分子，近年来在信息传感、响应、反馈和识别等方面展现出广泛的应用前景。然而，由于缺乏有效的分子设计策略和功能基元，兼具多重稳定态与可控性的荧光材料还极为稀缺，从而极大地制约了其在智能材料领域的应用。
近期，香港科技大学唐本忠教授、林荣业团队与华东师范大学胡连瑞研究员合作，成功开发出一种基于色酮的聚集诱导发光分子（AIEgen）Z-CDPM。该分子通过五类化学反应（包括热刺激下的顺反异构化、环化、消除反应，以及紫外光照下的光重排和其热环化产物的新型光重排反应），可控地驱动分子的共轭结构转换，并最终得到了六种独立的稳定态以及可控的发光状态（图1）。通过单晶结构解析，首先对六个稳定态的分子共轭结构进行了准确的指认。其次，分子的不同反应路径也得到了动态核磁监测数据和理论计算的双重支持，为扩展功能基元的应用范围和新型多功能发光材料的开发提供了重要思路。此外，基于Z-CDPM单一体系中六种独立可控的发光状态切换现象以及优良的转化效率，进一步研究了其在智能变色体系中的应用潜能，构建了多色图像、二维码和高级信息加密系统等。该工作构建了首个五重响应性智能发光分子Z-CDPM，提供了性能优良的功能基元，不仅对多功能发光材料的开发和理论建设具有重要的促进作用，也为智能仿生变色体系的构建提供了新范式。
2025年7月9日，该工作以“A chameleon AIEgen exhibiting six distinct yet tunable thermal and photoswitchable states”为题发表于《自然·通讯》上（Nat. Commun., 16, 6312 (2025)）。
图1 多重响应荧光分子的设计策略。（a）传统无催化剂的单分子体系中开环/闭环反应。EWG：吸电子基团，Cy：环化反应。（b）Z-CDPM在不同条件下的热反应与光反应示意图：(i) 在C₂D₂Cl₄中145℃下退火1天；(ii) 在二苯醚中200℃下退火2小时；(iii) 在硅胶中145℃下退火1天；(iv, v) 室温下在C₂D₂Cl₄中用365 nm紫外灯（0.12 mW/cm²）照射2小时。
图2 分子在信息加密中的应用。（a）薄层色谱（TLC）板上不同AIEgen的荧光图像。（b）Z-CDPM用于多色图案构建的示意图及其对应的荧光图像。（c）DPXDC生成的彩色"二维码"图片。比例尺：5 mm。（d）多色双加密模型构建示意图及其对应的荧光图像。
该团队长期致力于多功能AIEgen的开发和研究工作，构建了一系列极具特色的色酮类刺激响应型AIEgen。基于色酮与伯胺反应产物中的特异性氢键（NH···O），该团队通过引入吸电子基团修饰，构建了具有高反应活性的伯胺响应型探针分子，且在空间位阻的协同作用下首次实现了对伯胺的高选择性和可视化检测（Aggregate., 2022, e239）。为了解决刺激响应发光材料性能单一性的局限，该团队进一步构建了光响应型色酮类AIEgen，并保留其伯胺响应活性，实现了单一分子的多重调控和多功能性（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e2023003）。该工作是在上述工作基础上的又一次成功尝试，构建的三取代乙烯结构中不仅涉及到色酮环与不同取代基之间的环化反应，还有色酮环羰基与吸电子基团之间的竞争环化反应和三取代乙烯的顺反异构反应，并最终得到了有六重稳定态的刺激响应分子。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-61717-x
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