综述：可见光至近红外光触发二芳基乙烯的构建策略

本综述系统梳理了近七年（2018-2025）可见光/近红外（NIR）触发二芳基乙烯（DAEs）光开关的设计策略，重点阐释了π扩展共轭、光诱导电子转移（PET）、双光子吸收（TPA）、纳米颗粒上转换及超分子组装等创新方案，为开发低光损伤、高组织穿透性的智能光控系统提供重要理论支撑。

　　

Abstract

二芳基乙烯（Diarylethenes, DAEs）作为最具代表性的光致变色材料之一，以其优异的热稳定性和抗疲劳性著称。然而传统DAEs依赖紫外（UV）光激发的特性，不仅可能导致生物样本的光损伤，还因紫外光组织穿透能力差而严重限制了其在生物医学领域的应用。为突破这一瓶颈，研究者近年来致力于开发可见光至近红外（Visible-to-NIR）光触发的DAEs体系，利用长波长光的高组织穿透性和低生物毒性优势拓展其应用边界。尽管该领域发展迅猛，但针对分子设计策略的系统性综述仍较为缺乏。本文首次全面汇总2018–2025年间发表的可见光/NIR响应型DAEs，通过剖析π共轭扩展、光诱导电子转移（Photoinduced Electron Transfer, PET）、双光子吸收（Two-Photon Absorption, TPA）、上转换纳米颗粒（Upconversion Nanoparticles, UCNPs）介导及超分子组装五大核心策略，建立清晰的分子构效关系数据库，为下一代智能光响应材料的开发指明方向。

分子设计策略的核心路径

π扩展共轭策略通过引入噻吩、芴等芳香单元或构建D-π-A结构（给体-π桥-受体），显著拓宽DAEs的光响应范围至可见光区。例如在芳环上引入推拉电子基团可使吸收红移超过100 nm，其中噻唑并[5,4-d]噻唑基DAEs在550 nm光照下可实现高效闭环转化。

光诱导电子转移（PET）体系利用光敏剂（如硼二吡咯亚甲基BODIPY、蒽醌）与DAEs的协同作用，通过能量转移机制实现可见光触发。研究表明，当光敏剂与DAEs间距小于2 nm时，其能量转移效率可达90%以上。

双光子吸收（TPA）技术采用近红外飞秒激光（800–1100 nm）激发，通过同时吸收两个光子实现DAEs的深层组织激活。TPA截面值（δ）超过500 GM的DAEs衍生物已成功应用于活体神经元的光控调控。

上转换纳米颗粒（UCNPs）介导策略将镧系元素掺杂的纳米颗粒（如NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺）与DAEs复合，通过吸收980 nm NIR光发射紫外光，间接激活传统DAEs。该方案在肿瘤小鼠模型中实现了3 mm深度的精准光控药物释放。

超分子组装策略通过主客体相互作用（如环糊精包结）、氢键或配位键构建智能组装体，利用分子间能量转移实现红光/NIR响应。葫芦[8]脲介导的三元复合体系在635 nm光照下呈现可逆变色特性。

结构-性能关联数据库

本文附表的系统性数据显示：噻吩并DAEs的闭环量子产率（Φ_o→c）最高达0.65（参考值0.05–0.65）；BODIPY-DAE复合体的可见光响应波长延伸至625 nm；TPA激活的DAEs在组织仿体中的有效穿透深度达2.3 mm；UCNPs@DAEs体系的转换效率较直接紫外激发提高3.8倍。

未来展望

尽管可见光/NIR触发DAEs已取得显著进展，但仍面临闭环量子产率衰减、长波长照射下的光热稳定性等挑战。未来研究需聚焦多模态响应系统开发、人工智能辅助分子设计、以及活体层面的精准光控应用，最终推动DAEs在光动力治疗、生物成像和光控药物递送等领域的实际应用。