"变色龙AIEgen：六重可调谐热/光开关态的多响应荧光分子设计与信息加密应用"

研究人员针对单分子系统难以实现多重荧光切换的难题，设计出基于色酮骨架的聚集诱导发光体(AIEgen) Z-CDPM。该分子通过Z/E异构化、热环化(Cy-Type A/B)、光重排等五种反应路径，实现六种可切换态的可控转换，并开发出多色QR码和双加密系统，为智能材料与信息安全领域提供了新型分子设计策略。

　　

自然界中变色龙和乌贼等生物通过精妙的色素调控实现动态伪装，这一现象长期启发着科学家开发仿生智能材料。然而，现有的人工系统多需组合多种荧光分子才能实现多重响应，存在系统复杂、可控性差等瓶颈。如何在单一分子中集成多重刺激响应能力，同时保持各开关路径的独立性，成为化学与仿生学领域的重大挑战。

香港科技大学唐本忠院士团队设计了一种新型色酮基聚集诱导发光体(AIEgen)——(Z)-2-[3-(4-氧代-4H-色烯-3-基)-1,2-二苯基烯丙亚基]丙二腈(Z-CDPM)。该分子在《Nature Communications》发表的研究中展现出六种可调控状态：通过145°C加热实现Z/E异构化；在溶液中进行Cy-Type A热环化生成DPXDC；硅胶分散条件下发生热消除产生DPXC；365 nm紫外照射引发光重排生成HBNPMM；DPXDC还可进一步光异构化为DPPCYM。单晶X射线衍射证实了各状态结构，动态核磁与密度泛函理论(DFT)计算揭示了反应机制。

研究采用M06-2X/6-31G(d,p)水平DFT计算分析能垒路径，通过聚集诱导发光(AIE)特性监测反应进程，并利用薄层色谱(TLC)板构建光/热响应平台。关键实验包括：1）在C₂D₂Cl₄中追踪Z/E异构化动力学；2）差示扫描量热法(DSC)测定178°C放热环化峰；3）溶剂化显色法验证AIE特性（THF/水混合体系中荧光增强22-68倍）。

光物理性质与Z/E异构化
单晶结构显示Z-CDPM（二面角24.4°/31.4°）比E-CDPM（43.7°）更平面，导致其505 nm发射比E型（480 nm）红移。动态核磁显示二者在145°C达到近似1:1平衡（转化速率0.15-0.18 mmol·L^-1·h^-1），为首个可逆切换模块。

热环化反应
延长加热至30天时，Z-CDPM通过6π电子环化（能垒36.5 kcal/mol）生成DPXDC，其晶体显示450 nm蓝移发射，AIE特性使THF/水混合体系荧光增强22倍（f_w=99%）。DSC检测到178°C放热峰证实环化可行性。

热消除反应
硅胶分散条件下，Z-CDPM经[1,5]-H迁移（能垒61.0 kcal/mol）产生DPXC，伴随HCN释放。该路径在溶液中被抑制，凸显介质调控的重要性。DPXC在440 nm处显示60倍AIE增强，实现固态三重热切换。

光重排机制
紫外激发下，Z-CDPM经[1,9]-H迁移（能垒18.5 kcal/mol）转化为HBNPMM，荧光蓝移至460 nm；DPXDC则通过环翻转生成黄绿色发射的DPPCYM（550 nm），二者转换效率>90%，为快速（10秒）光响应模块。

信息加密应用
基于状态特异性发光（Z-CDPM:505 nm, DPXDC:450 nm, DPPCYM:550 nm），团队开发出：1）可擦写光图案"螃蟹"（200°C固定后蓝/蓝绿双色）；2）四态QR码（初始/书写/固定/擦除模式）；3）双加密系统（模型I：紫外显真/加热擦除；模型II：加热显真/紫外干扰）。

该研究突破性地将五种刺激响应（Z/E异构、Cy-Type A/B环化、光重排）集成于单一AIEgen，首次实现六态可控转换。其创新性体现在：1）通过色酮-丙二腈协同作用实现路径正交性；2）溶剂/介质依赖的选择性反应；3）开发出多级信息加密平台。这项工作不仅为多功能荧光探针设计提供新范式（如可编程分子逻辑门），其"化学加密"策略更在防伪标签、光学存储等领域展现出广阔前景。