新型MRL材料：機械力響應紅光和近紅外熒光開啟

　　機械響應熒光（MRL）材料因其在機械力作用下可發生熒光信號（發光顏色或發光強度）的明顯改變，使其成為力傳感、防偽、缺陷檢測及光信息存儲等領域備受矚目的研究材料體系。要獲得具有高對比度和遠程檢測能力的MRL材料，不僅需要材料在機械力作用下發生熒光由暗到亮的開啟型（turn-on）變化，同時還需要所發熒光為紅光和近紅外熒光。因此，傳統的聚集態下高效紅光和近紅外熒光材料因其高度扭曲的分子結構，很難實現機械力作用下熒光turn-on的變化。

　　近年來，功能有機分子的納米形貌效應可明顯影響其光物理性質，該研究引起越來越多的關注，通過分子自組裝制備亞穩態納米結構從而獲得MRL行為在力響應熒光調控方面展現出極大的優勢。太原理工大學新材料工程技術研究中心的郭鹍鵬教授、李潔博士團隊和南京郵電大學有機電子與信息顯示國家重點實驗室培育基地趙強教授合作，通過分子結構和聚集態過程控制，首次報道了在機械力作用下發生紅光和近紅外熒光開啟且絕對熒光量子產率均大于10%的兩種MRL材料。

　　通常情況下，為了提高材料聚集態下的熒光強度，需要在分子設計中增大其結構上的扭曲程度。低扭曲程度的分子容易發生聚集而導致熒光淬滅。在這一研究中，他們正是利用這一“弊端”，合成了兩個低扭曲程度的受體-給體-受體型熒光分子h-DIPT和DIPT。研究發現，這類分子的聚集態納米結構和性質受自組裝過程影響明顯。以含正己基取代的h-DIPT為例，通過重結晶這種較“慢”的分子自組裝過程可將h-DIPT制備為1D納米棒；通過旋轉蒸發這種較“快”的分子自組裝過程可將h-DIPT制備為0D納米顆粒。這兩種納米結構表現出截然相反的熒光性質：1D納米棒為穩態結構，其最大發射波長為640 nm，絕對熒光量子產率達到39.2%，是一種強紅光材料；0D納米顆粒為亞穩態結構，其最大發射波長為737 nm，絕對熒光量子產率僅0.8%，為熒光淬滅狀態。值得注意的是，h-DIPT的0D納米顆粒在機械力的研磨作用后，發出最大發射波長為620 nm，絕對熒光量子產率達到12%的紅光。以此為基礎，熒光淬滅的DIPT的0D納米顆粒在機械力作用后，發出最大發射波長為700 nm，絕對熒光量子產率達到10%的近紅外熒光。

　　通過結構和光譜分析，他們給出了這種低扭曲程度分子的機械響應熒光變化機理：在較“快”的分子自組裝過程中，分子間的π-π相互作用占主導，形成了J-聚集體為主的0D納米顆粒，表現為熒光淬滅。在機械力的作用下，材料由晶態變為無定形態，J-聚集體中π-π相互作用被破壞，分子堆積變成無序狀態而發出熒光，從而實現了熒光開啟。同時，DIPT分子由于不含烷基鏈取代，分子平面性提高，發光顏色相對h-DIPT紅移。繼而通過分子結構調整實現了紅光和近紅外熒光的調控。這一工作為力響應熒光開啟型材料的研究提供了新的思路。這一研究成果近期發表在Chemical Communications 上。