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在开发结构简单却功能多样的有机发光材料面临挑战之际，研究人员设计了 TP-BZ 发光团。该研究解决多刺激响应发光材料难题，发现 TP-BZ 具有近红外荧光、大斯托克斯位移等特性，可用于信息显示和加密，意义重大。
在当今科技飞速发展的时代，有机发光材料在众多领域都有着广泛的应用前景，从生物成像到信息加密，从传感器到光电器件，它们的身影无处不在。然而，开发结构简单却功能强大的有机发光材料，一直是科研领域的一大挑战。传统的有机发光材料往往存在各种问题，比如难以同时实现多种功能，部分材料在不同状态下的发光性能差异较大，限制了其应用范围。而且，要设计出能对多种外部刺激做出响应的分子框架更是难上加难，这是因为光物理性质会受到多种相互关联因素的影响，像内部空间限制、晶态与非晶态变化、分子构象扭曲等。因此，开发新型有机发光材料迫在眉睫。
在这样的背景下，来自国外的研究人员开展了相关研究，旨在解决这些难题。他们精心设计并合成了一种名为 TP-BZ（Twisted Phenothiazine - Benzothiazole，扭曲吩噻嗪 - 苯并噻唑）的构象扭曲型近红外发光团，其具有创新的双供体 - π - 受体（D′-D-π-A）分子结构。研究发现，TP-BZ 展现出了卓越的光学性能，包括近红外（NIR）荧光、高达 250nm 的大斯托克斯位移（Stokes shift，指荧光发射光谱与吸收光谱之间的波长差），还具备多刺激响应变色特性，如双态发射（DSE，在溶液和固态下均能高效发光）、正溶剂化变色（SFC，荧光随溶剂极性变化而改变）和独特的粘度诱导荧光变色（VFC）。此外，TP-BZ 在不同溶剂体系中具有可调节的聚集特性，在信息显示和数据加密等方面展现出了巨大的应用潜力。这一研究成果发表在《Dyes and Pigments》上，为有机发光材料领域的发展提供了新的思路和方向。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在结构表征方面，使用了核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技术，通过 600MHz Bruker AVANCE-III 仪器，以 TMS 为内标或溶剂峰为二级标准，对质子和碳进行 NMR 测量，获取化学位移、耦合常数等数据。同时，还采用了扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）分析材料的微观形态，观察在不同溶剂体系中形成的纳米颗粒的大小和形状。
下面来看具体的研究结果：
- 光学性能研究：TP-BZ 呈现出显著的近红外荧光和 250nm 的大斯托克斯位移。研究人员通过对其光谱特性的测量和分析，确定了这种独特的光学性能。这一特性使得 TP-BZ 在一些对荧光信号区分度要求较高的应用场景中具有优势。
- 多刺激响应变色研究：TP-BZ 具备双态发射（DSE）、正溶剂化变色（SFC）和粘度诱导荧光变色（VFC）特性。在不同的溶液环境和物理条件变化下，如改变溶剂极性、溶液粘度，研究人员观察到 TP-BZ 的荧光发生相应变化，证明了其多刺激响应变色能力。这种特性让 TP-BZ 可以作为一种灵敏的环境响应材料，在传感器领域具有潜在应用价值。
- 聚集特性研究：在 THF-H?O 和 DMSO-H?O 溶剂体系中，TP-BZ 表现出可调节的聚集特性。借助 SEM 形态分析，研究人员发现其在 DMSO-H?O（fw = 70%）和 THF-H?O（fw = 80%）溶剂体系中分别形成平均直径为 30nm 和 90nm 的球形纳米颗粒。这表明 TP-BZ 的聚集行为可以通过溶剂体系进行调控，对于理解其在不同环境下的性能表现至关重要。
- 酸碱响应研究：TP-BZ 对酸 / 碱具有可逆的显色和荧光切换特性。在溶液和固态下，TP-BZ 对三氟乙酸（TFA）和三乙胺（TEA）表现出动态响应。密度泛函理论（DFT）计算显示，TFA 诱导质子化后，TP-BZ 的光学带隙（Eg）减小。基于这种酸致变色行为，研究人员构建了多种分子逻辑门，包括非（NOT，反相器）、通过 1（Pass1，缓冲器）和蕴含（Implication，IMPLY）功能。这为 TP-BZ 在信息处理和加密领域的应用奠定了基础。
- 应用研究：TP-BZ 在发光书写、动态荧光显示和安全应用方面展现出有效性。研究人员利用其对紫外线和化学物质的响应特性，实现了通过基于紫外线和化学响应的加密和解密过程来控制敏感信息的可见性和隐藏性。这使得 TP-BZ 在数据加密和防伪等领域具有实际应用前景。
综上所述，研究人员成功设计并合成了 TP-BZ 这种新型近红外发光团，它具有独特的分子结构和卓越的光物理性质，能够对多种刺激做出响应，并且在信息显示和数据加密等领域展现出巨大的应用潜力。该研究不仅为有机发光材料的设计提供了新的策略，也为相关领域的技术发展提供了新的方向。然而，目前的研究还存在一些局限性，比如对 TP-BZ 在复杂实际环境中的长期稳定性和性能变化还需要进一步研究，其大规模制备工艺也有待优化。未来，研究人员可以朝着这些方向深入探索，进一步挖掘 TP-BZ 的应用价值，推动有机发光材料领域的发展，使其更好地服务于人类社会。
