在材料科学的前沿，研究人员们不断探索如何利用机械力改变材料性质，并提升生物力学功能。在这一不懈的追求中，聚合物机械力化学成为一种引人注目的新兴技术，为探索非传统的化学反应途径和通过机械力调节分子结构提供了新的视角。
近期，美国克拉克森大学（Clarkson University）化学与生物分子科学系吕晓村（Xiaocun Lu）课题组基于VIE (Vibration-induced emission)的光响应分子DPAC的基础上，开发出了一种新型机械力刺激-动态荧光响应的力敏团分子mDPAC(图1)。该分子通过其独特的协同构象分子齿轮机制展示了有趣的机械力致荧光多色响应性能。
mDPAC的设计灵感源自机械齿轮的结构，通过机械力拉伸两侧高分子链，从而协同改变其二氢二苯并吩嗪和双侧苯基团之间的构象，实现了复杂的机械化学响应。研究团队通过深入的实验数据和全面的模拟，详细阐明了mDPAC的机械传导机制，为未来开发精确和实时的机械力传感器提供了新的技术基础。此外，mDPAC在水凝胶中表现出色，显示出在生物水环境中作为动态力传感器的独特潜力。其机械力致动态多色响应不仅有助于直接力传感和视觉检测，还为材料工程师们提供了一种全新的途径，以实现在高分子聚合物体相材料中的精确机械力传感。
图1. mDPAC水凝胶通过溶剂溶胀和干燥双向可逆刺激来实现机械力致荧光变色性能
这项研究的成果不仅推动了动态聚合物机械化学的进展，还为智能材料与生物医学应用的开发奠定了坚实基础。参与研究的科学家们对未来在生物力学和材料力学领域应用基于mDPAC的水凝胶材料充满信心。
相关成果近期以“Advancing Dynamic Polymer Mechanochemistry through Synergetic Conformational Gearing”为标题发表在国际化学顶级期刊美国化学学会志（JACS）上。该研究成果的共同第一作者为美国克拉克森大学化学与生物分子科学系的Nnamdi M. Ofodum博士和祁清凯博士后，通讯作者为吕晓村（Xiaocun Lu）教授。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02066
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