刺激响应型发光材料是一类典型的智能材料，具有在光、热、机械力、电等外界刺激响应下可调节的发光特性。它们在化学、物理、材料和生物科学领域引起了广泛的关注，并在传感、成像、光学器件、防伪、数据存储和智能机器人等领域得到了深入的研究。其中，光刺激响应发光材料具有非接触、可远程操控等优点，在多个领域得到了迅猛发展和广泛应用。传统的光响应材料在稀溶液中通常具有可控的光响应性质，但在固体状态下，实现高效的光响应发光往往需要光响应基元满足精确的几何参数标准和特定的空间排列，并且需要较大的自由空间为光异构/光二聚等化学结构转化提供足够的空间。虽然一些有效的策略（如，将光响应基团封装或修饰到多孔材料、掺杂或接枝到聚合物基质等）可以实现材料的固态光响应发光调控（图1a），然而，这些方法制备过程复杂，难以平衡分子结构、聚集态和激发态动力学之间的关系，使得其固态光响应发光效应难以预测。因此，如何开发高效的固态光响应发光体系和策略仍然是亟待解决的问题。

近日，复旦大学朱亮亮教授、常州大学吴大雨教授和汕头大学李明德教授合作在Angew上发表了题为“Single-Luminophore Molecular Engineering for Rapidly Phototunable Solid-State Luminescence”的研究论文，报道了一种新的分子设计策略，实现了快速可调的固态光响应发光。该策略涉及三个关键因素（如图1b所示）：1）设计了一种新型不对称多硫芳烃发光体，该发光体具有光激发诱导的分子构象变化能力；2）将发光体转化为离子物种，以隔离相邻的发光体分子，为其构象变化提供足够的空间；3）引入弱的脂肪族C-H∙∙∙π相互作用，以进一步精细调节构象自由度。

图1. a) 已报到的用于开发固态光响应发光材料的策略示意图。b)文中提出的开发新型固态光响应发光材料的分子设计策略和机理示意图。

在固态下，特别是在晶体状态下，连续的紫外光照射能够迅速（约20秒内）增强其室温磷光（RTP）强度并达到光稳态（约18倍）（图2）。此外，光激发不仅增强了其发光，还引起了晶体的宏观机械运动，如晶体的定向破裂和弯曲（图2）。这种显著的光刺激引起的RTP增强现象以及随后的宏观晶体破裂和弯曲与光激发引起的分子构象变化和分子运动有显著关系。作者通过光照前后的晶体结构分析、DFT理论计算并结合多种对比化合物的光刺激响应性质对比阐明了其内在机理。

图2. 文中报道化合物的固态光响应发光性质和宏观晶体破裂/弯曲现象

此外作者还发现，当将该化合物掺杂到聚合物基质中时，随着光照时间的增长，仍可以看到逐渐增强的室温磷光增强现象（图3）。而且撤去光激发后，可以观察到持续4秒的动态余辉发光现象。这种双重光刺激引起的动态发光调控使其在数据加密和防伪领域展现出巨大的应用潜力。

这项研究的成果不仅在学术上具有重要意义，而且对于未来的技术应用也具有启示作用。它不仅为开发新型固态光刺激响应智能材料提供了新的思路，也为理解光响应材料的工作原理提供了新的视角。

图3. 文中报道的化合物掺杂到聚合物基质中的光响应余辉发光现象和在防伪/信息加密领域的应用

复旦大学朱亮亮教授、常州大学吴大雨教授和汕头大学李明德教授为文章通讯作者，常州大学青年教师孙浩为论文第一作者。