自然界中许多动物可以响应外部刺激控制其外观，例如变色龙可以通过改变颜色来伪装和隐藏。受自然现象启发，科学家们设计了智能荧光变色体系，这些体系可以在光照射下改变其发光强度或颜色，在信息存储、防伪和生物应用等领域有巨大潜力。光控荧光变色现象主要来源于光异构化、光环化、光二聚和光裂解等光反应，然而，现有的荧光变色材料往往存在荧光对比度低、荧光响应单一（仅强度或颜色变化）的缺点，在一定程度上限制了其在智能材料等方面的实际应用性能。因此，开发新型光反应并将其应用于新型智能荧光调控体系的构建具有重要的研究价值。
图1. 本工作的设计思路及其与已有工作的对比
近日，唐本忠院士团队报道了一类具有聚集诱导发光（AIE）效应和多重荧光变色特性的光裂解分子体系。在该工作中，作者开发了一类基于烯烃氧化裂解光反应的多重荧光变色AIE化合物（TPE-2MO2NT）。该体系集成了三种功能单元：发光单元、活性氧（ROS）生成单元和可氧化裂解的活化烯烃，所涉及的光裂解反应可以通过光照产生的活性氧来实现分子骨架中双键的自催化断裂，生成相应的羰基化合物，从而导致荧光性质的改变。这一光反应过程的发生使得材料在光照下能够迅速发生荧光颜色和强度的双重响应，实现从橙色到白色最后到蓝色的多色发光调节。基于这种高效的光裂解行为，此类材料可以实现多重荧光变色，在智能响应应用中表现出优异的动态控制能力。
图2. 基于TPE-2MO2NT的多重荧光调节体系在动态4D信息加密中的应用
基于TPE-2MO2NT的多重荧光调节特性，作者进一步探索了该体系在4D防伪编码中的应用潜力。传统的防伪编码通常是静态的二维条码或二维码，而TPE-2MO2NT体系能够在光照下动态改变颜色，为信息编码和加密材料的开发提供了一个新的维度。利用TPE-2MO2NT在不同时间和光照条件下的荧光变化，设计了一种4D编码系统。通过控制编码图案的光照时间，可以生成不同的颜色组合，实现时间和空间上的多重信息存储。这样的4D编码系统极大地提高了信息存储密度和破解难度，展示了其在高级防伪和信息安全领域的应用前景。
该研究基于巧妙的分子设计实现了高效的多重荧光变色调节行为，为开发新型智能材料提供了新思路。通过集成AIE效应和自催化的光裂解反应特性，TPE-2MO2NT体系有望在动态信息存储、防伪以及光可控释放应用中展现出巨大潜力，推动可控荧光变色材料的发展和潜在应用。该工作近期以“Multiple photofluorochromic luminogens via catalyst-free alkene oxidative cleavage photoreaction for dynamic 4D codes encryption”为题发表在《Nature Communications》上。文章第一作者是路琳博士（现为香港科技大学博士后），通讯作者是香港中文大学（深圳）唐本忠院士、赵征教授和深圳大学韩婷副教授。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49033-2
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