通过距离依赖的FRET效应实现机械触发下的多色荧光切换

《ACS Macro Letters》：Mechanically Triggered Multicolor Fluorescence Switching via Distance-Dependent FRET Effect

本研究设计了一种基于力调控的距离控制策略的机械荧光变色材料，通过共价键将FRET供体与受体结合到聚甲基丙烯酸链中，机械断裂后引发能量转移机制改变，在乙腈中超声处理后荧光从黄色变为高质量白色，不同溶剂系统展现出从绿色到氰色、黄色到白色的可编程多色响应。

　　

具有荧光调制能力的机械发光聚合物在应力传感和柔性电子器件应用中引起了广泛关注。尽管福斯特共振能量转移（FRET）已被证明是一种有效的产生机械响应荧光变化的机制，但现有系统主要依赖于发色团在受力作用下的结构变化。在此，我们提出了一种利用力调控距离来调节FRET对之间相互作用的机械荧光策略。设计了一种呋喃-马来酰亚胺Diels-Alder（DA）加合物，该加合物通过共价键连接到芘（供体）和丹磺酰胺（受体）上，并将其嵌入聚（甲基丙烯酸酯）（PMA）链的中段。当加合物发生机械断裂时，FRET对被空间分离，从而有效阻止了能量转移，并同时激活了光诱导的电子转移（PET）。在乙腈溶液中，超声处理使荧光从黄色变为高亮白色；通过改变溶剂，我们实现了可编程的多色切换：在甲苯中荧光从绿色变为青色，而在DMF中则快速从黄色变为白色。每种溶剂体系都表现出独特的动力学行为，从而能够精确控制材料的颜色响应。这项研究表明，通过调控FRET对之间的距离，可以开发出无需复杂系统设计的智能多色机械发光材料。