光响应型荧光材料因其在信息加密、防伪和数据存储等领域的应用，受到了科学家们广泛的关注。螺吡喃（
SP
）是一种典型的光异构化分子，其非共轭的
SP
形式与共轭的部花菁
MC
形式之间可进行可逆的结构转变，从而实现可转换的荧光性质，因此
SP
已成为设计光响应荧光材料的重要选择。然而
SP
形式的分子结构扭曲以及分子内共轭短，导致传统的
SP
分子荧光性能较差，在光照下只能实现荧光开关特性。此外，
SP
是一类典型的聚集诱导猝灭（
ACQ
）染料，在聚集态下，分子间的聚集效应，不仅
SP
的光异构化过程受到阻碍，
MC
的发光性能也受到严重抑制。目前，基于螺吡喃的动态光响应荧光材料的研究主要依靠分子内其他荧光基团到
MC
的
Förster
共振能量转移，来实现荧光颜色的动态变化，这需要两个或更多能量匹配的荧光团，增加了材料的设计难度。因此，构建具有可转换发光颜色和增强固态荧光性质的
SP
分子将极大地拓展其潜在应用。
基
于此
，
2025
年
2
月
14
日，
北京化工大学
尹梅贞教授课题组
在材料科学权威期刊《
Advanced Functional Materials
》在线发表题为
“
Naphthalimide-Conjugated Spiropyran: Dual-State Emission and Photo-Responsive Dynamic Fluorescence Color for Information Encryption Application
”
的文章。
该文章针对螺吡喃荧光团，
巧妙地将吸电子
萘酰亚胺
基团以
共轭方式
与之
偶联，提出了一种新的设计策略来获得萘酰亚胺共轭螺吡喃（
NMI-SP
）衍生物
，成功实现了动态光响应荧光颜色变化
。
NMI-SP
具有
较强的分
子内电荷转移（
ICT
）特
性和扭曲的分子构型，使其在单分子态和聚集态下表现出优异的荧光发射性能。此
外，
在
UV
光照射下，
NMI-SP
表现出明显
的光致变色性质，在四氢呋喃溶液中，表观颜色从黄色变成绿色；在聚集态下，荧光颜色由橙色到红色的转变。基
于
NMI-SP
荧光
团的聚集态下动态光响应荧光性质，突出了其在信息加密方面的潜在应用。
北京化工大学
硕士
研究生
胡晓芳
和
北京石油化工学院青年教师方兵
，
作为该论文的
共同
第一作者
，
北京化工大
学
尹梅贞教授
为该论文的
通讯作者
。该研究工作得到了国家自然科学基金的支持。
图
1
.
NMI-SP
和
NMI-MC
的光响应化学结构变化及其荧光性质
图
2
.
NMI-SP
单分子的光物理性质
图
3
.
NMI-SP
聚集体的光物理性质
图
4
.
NMI-SP
在单分子和聚集态下的光响应性质
图
5
.
NMI-SP
光响应荧光变化机理研究
图
6.
NMI-SP
在信息加密方面的应用
总结：
作者开发了一种萘酰亚胺共轭螺吡喃衍生物，在单分子态和聚集态下表现出优异的双态荧光发射性能和明显的光致变色性质。通过详细的光物理性质分析和理论计算对
NMI-SP
的双态荧光发射性质和光致变色性质给出合理的解释。该工作为基于
SP
荧光团的光响应动态可调荧光材料的构建提供了新的见解和思路。
参考文献
:
Xiaofang Hu, Bing Fang, Pengyu Li, Junxiao Wang, Jie Li, Yuhua Dai, Meizhen Yin*. Naphthalimide‐Conjugated Spiropyran: Dual‐State Emission and Photo‐Responsive Dynamic Fluorescence Color for Information Encryption Application
.
Adv. Funct. Mater.
2025, 2423793.
DOI: 10.1002/adfm.202423793.
原文链接
:
https://doi.org/10.1002/adfm.202423793
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