新型MRL材料：机械力响应红光和近红外荧光开启
机械响应荧光（MRL）材料因其在机械力作用下可发生荧光信号（发光颜色或发光强度）的明显改变，使其成为力传感、防伪、缺陷检测及光信息存储等领域备受瞩目的研究材料体系。要获得具有高对比度和远程检测能力的MRL材料，不仅需要材料在机械力作用下发生荧光由暗到亮的开启型（turn-on）变化，同时还需要所发荧光为红光和近红外荧光。因此，传统的聚集态下高效红光和近红外荧光材料因其高度扭曲的分子结构，很难实现机械力作用下荧光turn-on的变化。
近年来，功能有机分子的纳米形貌效应可明显影响其光物理性质，该研究引起越来越多的关注，通过分子自组装制备亚稳态纳米结构从而获得MRL行为在力响应荧光调控方面展现出极大的优势。太原理工大学新材料工程技术研究中心的郭鹍鹏教授、李洁博士团队和南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地赵强教授合作，通过分子结构和聚集态过程控制，首次报道了在机械力作用下发生红光和近红外荧光开启且绝对荧光量子产率均大于10%的两种MRL材料。
通常情况下，为了提高材料聚集态下的荧光强度，需要在分子设计中增大其结构上的扭曲程度。低扭曲程度的分子容易发生聚集而导致荧光淬灭。在这一研究中，他们正是利用这一“弊端”，合成了两个低扭曲程度的受体-给体-受体型荧光分子h-DIPT和DIPT。研究发现，这类分子的聚集态纳米结构和性质受自组装过程影响明显。以含正己基取代的h-DIPT为例，通过重结晶这种较“慢”的分子自组装过程可将h-DIPT制备为1D纳米棒；通过旋转蒸发这种较“快”的分子自组装过程可将h-DIPT制备为0D纳米颗粒。这两种纳米结构表现出截然相反的荧光性质：1D纳米棒为稳态结构，其最大发射波长为640 nm，绝对荧光量子产率达到39.2%，是一种强红光材料；0D纳米颗粒为亚稳态结构，其最大发射波长为737 nm，绝对荧光量子产率仅0.8%，为荧光淬灭状态。值得注意的是，h-DIPT的0D纳米颗粒在机械力的研磨作用后，发出最大发射波长为620 nm，绝对荧光量子产率达到12%的红光。以此为基础，荧光淬灭的DIPT的0D纳米颗粒在机械力作用后，发出最大发射波长为700 nm，绝对荧光量子产率达到10%的近红外荧光。
通过结构和光谱分析，他们给出了这种低扭曲程度分子的机械响应荧光变化机理：在较“快”的分子自组装过程中，分子间的π-π相互作用占主导，形成了J-聚集体为主的0D纳米颗粒，表现为荧光淬灭。在机械力的作用下，材料由晶态变为无定形态，J-聚集体中π-π相互作用被破坏，分子堆积变成无序状态而发出荧光，从而实现了荧光开启。同时，DIPT分子由于不含烷基链取代，分子平面性提高，发光颜色相对h-DIPT红移。继而通过分子结构调整实现了红光和近红外荧光的调控。这一工作为力响应荧光开启型材料的研究提供了新的思路。这一研究成果近期发表在Chemical Communications 上。
