【人物与科研】河南农业大学郑昕课题组Angew. Chem. Int. Ed.：多刺激响应荧光晶体取得新进展

导语

近年来，智能仿生有机晶体在材料科学和化学领域引起了广泛关注。它们能将光、热、溶剂和酸等外界刺激，以远程或非接触的方式，转化为弯曲、跳跃和行走等各种宏观运动。另外，基于刺激响应机械运动材料在光动力治疗、光学器件、能量存储方面的潜在应用以及大多数材料在固态下具有荧光猝灭效应的特点，使得将机械运动和荧光点亮等性质整合到一种单晶中成为非常急需但又有挑战性的工作。

近日，河南农业大学理学院应用化学系郑昕课题组在有机发光材料的多刺激响应方面取得最新进展。相关成果以“Multi-Stimuli-Induced Mechanical Bending and Reversible Fluorescence Switching in a Single Organic Crystal”为题，发表在化学类顶尖期刊Angewandte Chemie International Edition（DOI：10.1002/anie.202113073）上。

郑昕副教授简介

郑昕，河南农业大学副教授，校拔尖人才，校聘教授。2015年于南京大学大学化学化工学院（配位化学国家重点实验室），取得理学博士学位。2018年10月起就职于河南农业大学理学院。研究领域为自由基化学、功能有机盐的设计合成及其在刺激响应性智能荧光材料方面的应用研究。

前沿科研成果

多刺激响应荧光晶体取得新进展

图 1. 基于腙键的智能响应分子的构筑及智能响应

（来源：Angewandte Chemie International Edition）

本研究以灵活性的腙键为桥，连接苯并噻唑荧光团和咪唑功能基团，构建了一种新型功能分子。在紫外光作用下，这种分子的细长单晶可以发生快速可逆的塑性机械弯曲运动，并在此过程中伴随着显著的荧光增强。而在机械外力作用下，此柔性单晶还表现出明显的弹性弯曲。此外，在多种挥发性酸蒸汽作用下，此柔性单晶还可以发生可控的塑性机械弯曲和荧光增强，从而解决了酸诱导机械弯曲过程中晶体会发生荧光猝灭的难题。

图2. a）分子结构；b），c）晶体1的光致弯曲运动

（来源：Angewandte Chemie International Edition）

图3. 晶体在a）HCl、b）HBr和c）TFA蒸汽下的塑性机械弯曲

（来源：Angewandte Chemie International Edition）

利用X-射线单晶衍射监控弯曲过程，并结合理论计算，该研究揭示了π共轭拓展、分子平面滑移和距离增加在晶体的光诱导机械弯曲和荧光增强方面的作用机理，也提示了推-拉电子效应、氢键和分子体积增加等因素在其酸诱导机械弯曲和荧光增强方面的协同作用机理。本研究将塑性/弹性机械弯曲、力致变色和荧光开关集成到一个单晶中，有望为新型多功能智能器件的发展提供新的研究思路，为简单可视化智能响应材料的实际应用和拓展打下理论基础。

硕士生刘晓静为本文第二作者，通讯作者为郑昕博士，河南农业大学为唯一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金、河南农业大学拔尖人才项目基金等项目的资助，河南农业大学理学院智能有机发光材料团队谢普会教授、牛草原教授、刘立杰博士、刘国星博士以及河南师范大学王键吉教授、李晓川副教授等老师的指导和帮助。

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