三苯胺功能化的芴酮衍生物具有聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）和多刺激响应特性

《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》：Triphenylamine functionalized fluorenone derivative exhibiting aggregation-induced emission and multi-stimuli responsive property

基于三苯胺修饰的 fluorenone 衍生物 TPAF，本研究成功开发出具有机械/热/蒸气多刺激响应特性的AIE发光材料，实现了荧光可逆循环、防伪加密、白光LED器件及水质检测等多场景应用，并阐明分子结构与性能的关联机制。

　　本研究聚焦于一种新型的有机功能材料——具有聚集诱导发光（AIE）特性的三苯胺修饰的芴酮衍生物（TPAF）。这种材料不仅具备独特的光响应特性，还展现出多种外部刺激下的响应能力，包括机械响应（mechanochromism）、热响应（thermochromism）、蒸汽响应（vapochromism）以及水响应（water sensing）。此外，它还被应用于防伪标识和白光发光二极管（WLED）的开发。这些特性使其在信息存储、传感器技术、安全防伪和光电子器件等领域具有广阔的应用前景。

TPAF在结晶态下表现出较弱的发光性能，但在受到机械力（如研磨）刺激后，会呈现出显著的“开启”式发光，这与大多数机械响应型AIE材料的发光行为相反。这种特性使得TPAF在防伪技术中具有独特优势，因为它可以通过简单的物理刺激实现信息的隐藏与显现。更进一步地，当TPAF处于结晶态（C-TPAF）时，若将其加热，会形成一种明亮的非晶态发光形式。这种非晶态的发光形式可以通过二氯甲烷（DCM）的熏蒸作用恢复为原来的结晶态，并且这一过程具有良好的可逆性和循环稳定性，可以重复多次而不会明显衰减。

TPAF的这种多刺激响应特性源于其分子结构的变化。当受到外部刺激时，分子间的排列方式会发生改变，从而影响其发光行为。例如，机械力或热力会导致分子间的堆积方式发生调整，进而改变其光物理特性。这种结构变化能够被实时监测，通过荧光光谱、显微图像、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和单晶X射线分析等手段，研究人员可以清晰地观察到TPAF在不同刺激下的结构变化与发光响应之间的关系。

TPAF的多刺激响应特性不仅体现在其发光行为的变化上，还体现在其应用的多样性上。在防伪领域，TPAF可以通过加热或蒸汽熏蒸来改变其发光状态，从而实现信息的动态加密与解密。这种特性使得TPAF在防伪标识的设计中具有重要价值，因为它可以有效地防止信息被非法复制或篡改。此外，TPAF还被用于白光发光二极管（WLED）的制备，通过将其掺杂到发光材料中，可以显著提高WLED的发光效率和稳定性，使其在照明和显示技术中具有实际应用潜力。

在水检测方面，TPAF表现出极高的灵敏度。当其处于聚集状态时，会发出强烈的红色光，这使得TPAF成为一种理想的水检测材料。通过将其掺杂到有机溶剂中，可以快速检测出其中是否存在水分。这种特性为TPAF在环境监测和化学分析中的应用提供了新的思路。同时，TPAF的多刺激响应特性也为研究分子结构与性能之间的关系提供了重要的理论依据。通过分析其分子结构的变化，研究人员可以更深入地理解不同外部刺激如何影响其发光行为，从而为设计高性能、多功能的有机功能材料提供指导。

在研究过程中，TPAF的合成和表征是关键环节。其分子结构由一个芴酮核心和两个三苯胺基团组成，形成了一个典型的供体-受体-供体（D–A–D）结构。这种结构使得TPAF能够发生分子内电荷转移（ICT），从而增强其发光性能。TPAF的合成采用了一步Suzuki-Miyaura交叉偶联反应，这一反应方法不仅提高了合成效率，还确保了产物的纯度和结构的稳定性。在合成过程中，所使用的溶剂均经过标准纯化处理，以确保实验的准确性和可重复性。

TPAF的性能测试和应用研究同样至关重要。在机械响应测试中，研究人员发现当TPAF受到研磨等机械力作用时，其发光强度显著增强。这一现象表明TPAF能够对机械力产生高度敏感的响应，为开发新型的机械响应型材料提供了实验基础。在热响应测试中，TPAF的结晶态（C-TPAF）在加热后会转变为非晶态，并呈现出明亮的发光状态。这一过程的可逆性得到了充分验证，即通过DCM熏蒸可以恢复其原始状态。这种热响应特性不仅展示了TPAF在温度调控方面的潜力，还为其在智能材料和自适应光学器件中的应用提供了可能性。

在蒸汽响应测试中，TPAF的发光行为同样受到外部环境的影响。当其处于结晶态时，若暴露在蒸汽环境中，其发光强度会显著变化。这一现象表明TPAF能够对湿度变化做出响应，从而为开发湿度敏感的光响应材料提供了新的思路。此外，TPAF在水检测方面的表现也非常出色，当其与水接触时，会迅速发生结构变化，导致发光强度的显著增加。这种特性使得TPAF成为一种高效的水检测材料，尤其适用于有机溶剂中的水分检测。

在实际应用方面，TPAF的多刺激响应特性为其在多个领域中的应用提供了广阔空间。例如，在防伪技术中，TPAF可以通过不同的外部刺激实现信息的隐藏与显现，从而增强防伪标识的安全性和可靠性。在WLED开发中，TPAF的高发光效率和稳定性使其成为一种理想的掺杂材料，能够显著提升白光发光二极管的性能。在水检测方面，TPAF的高灵敏度和快速响应能力使其在环境监测和化学分析中具有重要价值。这些应用表明，TPAF不仅是一种具有多功能的有机功能材料，还具有极高的实用性和创新性。

TPAF的研究成果也为有机功能材料的设计与开发提供了新的方向。传统的AIE材料往往只能对单一刺激做出响应，而TPAF则能够对多种外部刺激产生反应，这表明其分子结构的设计具有更高的灵活性和适应性。通过调控分子间的相互作用，研究人员可以进一步优化TPAF的响应特性，使其在更广泛的环境中发挥作用。此外，TPAF的结构变化与发光行为之间的关系也为理解AIE现象提供了新的视角，有助于推动相关领域的基础研究和应用开发。

本研究的创新之处在于，TPAF不仅具备多种刺激响应能力，还能够在不同的外部条件下实现发光行为的可逆变化。这种特性使得TPAF在多个领域中具有独特的应用价值，尤其是在信息加密、智能材料和光电子器件等方面。通过进一步的研究和优化，TPAF有望成为一种多功能、高性能的有机功能材料，为未来的技术发展提供新的材料基础。

TPAF的多刺激响应特性不仅源于其分子结构的设计，还与其分子间的相互作用密切相关。在结晶态下，TPAF的分子排列较为紧密，导致其发光性能较弱；而在受到机械力、热力或蒸汽刺激后，分子间的排列方式发生变化，从而使得其发光性能显著增强。这种结构变化的可逆性是TPAF在实际应用中具有优势的关键因素之一。通过反复的刺激和恢复过程，TPAF能够保持其发光性能的稳定性，这表明其在实际应用中具有较高的可靠性和耐久性。

TPAF的研究不仅为多刺激响应型材料的设计提供了新的思路，还为相关领域的技术发展带来了重要的启示。例如，在信息存储和加密技术中，TPAF的多刺激响应特性可以用于开发新型的动态数据存储系统，使得信息能够通过不同的外部刺激进行加密和解密。在环境监测领域，TPAF的高灵敏度和快速响应能力可以用于检测多种环境因素，如温度、湿度和水分含量，从而提高监测的准确性和效率。在光电子器件中，TPAF的高发光效率和稳定性可以用于开发新型的发光材料，提高其在照明和显示技术中的应用价值。

综上所述，TPAF作为一种具有多刺激响应能力的AIE材料，其独特的发光行为和可逆性使其在多个领域中具有广泛的应用前景。通过进一步的研究和优化，TPAF有望成为一种高性能、多功能的有机功能材料，为未来的技术发展提供新的材料基础和理论支持。这一研究不仅推动了AIE材料的发展，也为多刺激响应型材料的设计和应用提供了重要的参考价值。