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  功能型發光材料的開發和理論建設，是推動未來智能仿生體系和信息安全建設等領域發展的重要助力。其中，能夠可控地實現分子結構和熒光信號變化的有機小分子，近年來在信息傳感、響應、反饋和識別等方面展現出廣泛的應用前景。然而，由于缺乏有效的分子設計策略和功能基元，兼具多重穩定態與可控性的熒光材料還極為稀缺，從而極大地制約了其在智能材料領域的應用。

  近期，香港科技大學唐本忠教授、林榮業團隊與華東師范大學胡連瑞研究員合作，成功開發出一種基于色酮的聚集誘導發光分子（AIEgen）Z-CDPM。該分子通過五類化學反應（包括熱刺激下的順反異構化、環化、消除反應，以及紫外光照下的光重排和其熱環化產物的新型光重排反應），可控地驅動分子的共軛結構轉換，并最終得到了六種獨立的穩定態以及可控的發光狀態（圖1）。通過單晶結構解析，首先對六個穩定態的分子共軛結構進行了準確的指認。其次，分子的不同反應路徑也得到了動態核磁監測數據和理論計算的雙重支持，為擴展功能基元的應用范圍和新型多功能發光材料的開發提供了重要思路。此外，基于Z-CDPM單一體系中六種獨立可控的發光狀態切換現象以及優良的轉化效率，進一步研究了其在智能變色體系中的應用潛能，構建了多色圖像、二維碼和高級信息加密系統等。該工作構建了首個五重響應性智能發光分子Z-CDPM，提供了性能優良的功能基元，不僅對多功能發光材料的開發和理論建設具有重要的促進作用，也為智能仿生變色體系的構建提供了新范式。

  2025年7月9日，該工作以“A chameleon AIEgen exhibiting six distinct yet tunable thermal and photoswitchable states”為題發表于《自然·通訊》上（Nat. Commun., 16, 6312 (2025)）。

圖1 多重響應熒光分子的設計策略。（a）傳統無催化劑的單分子體系中開環/閉環反應。EWG：吸電子基團，Cy：環化反應。（b）Z-CDPM在不同條件下的熱反應與光反應示意圖：(i) 在C?D?Cl?中145℃下退火1天；(ii) 在二苯醚中200℃下退火2小時；(iii) 在硅膠中145℃下退火1天；(iv, v) 室溫下在C?D?Cl?中用365 nm紫外燈（0.12 mW/cm2）照射2小時。

圖2 分子在信息加密中的應用。（a）薄層色譜（TLC）板上不同AIEgen的熒光圖像。（b）Z-CDPM用于多色圖案構建的示意圖及其對應的熒光圖像。（c）DPXDC生成的彩色"二維碼"圖片。比例尺：5 mm。（d）多色雙加密模型構建示意圖及其對應的熒光圖像。

  該團隊長期致力于多功能AIEgen的開發和研究工作，構建了一系列極具特色的色酮類刺激響應型AIEgen。基于色酮與伯胺反應產物中的特異性氫鍵（NH···O），該團隊通過引入吸電子基團修飾，構建了具有高反應活性的伯胺響應型探針分子，且在空間位阻的協同作用下首次實現了對伯胺的高選擇性和可視化檢測（Aggregate., 2022, e239）。為了解決刺激響應發光材料性能單一性的局限，該團隊進一步構建了光響應型色酮類AIEgen，并保留其伯胺響應活性，實現了單一分子的多重調控和多功能性（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e2023003）。該工作是在上述工作基礎上的又一次成功嘗試，構建的三取代乙烯結構中不僅涉及到色酮環與不同取代基之間的環化反應，還有色酮環羰基與吸電子基團之間的競爭環化反應和三取代乙烯的順反異構反應，并最終得到了有六重穩定態的刺激響應分子。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61717-x