取代基调控三苯乙烯基噻吩衍生物的多色光致变色行为及其在光打印中的应用研究

　　本研究针对传统光致变色分子荧光信号弱、功能单一的问题，设计合成了一系列三苯乙烯基噻吩（TPVT）衍生物，系统探究取代基对光物理性质及多色光致变色的调控机制。研究发现，含双光敏基团的TPVT-OZ表现出波长依赖的光致变色、酸致变色和热致变色特性，TPVT-HIDO则实现吸收/荧光双模式响应并成功应用于可擦写光打印薄膜。该研究为开发兼具聚集诱导发光（AIE）与多模式光响应的智能材料提供了新策略，在光信息存储和加密领域具有重要价值。

　　

在微观尺度上，光致变色分子如同精巧的"变色龙"，能通过光控精准重构分子结构，进而调控颜色、荧光等特性。这类材料在光信息存储、生物成像等领域潜力巨大，但传统体系如偶氮苯、螺吡喃等存在显著局限：多数仅能实现单一颜色变化，且因平面共轭结构的荧光猝灭效应，难以产生高信噪比的荧光信号。这严重制约了其在生物成像追踪、高精度光学器件等关键场景的应用。与此同时，具有聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）特性的四苯基乙烯（TPE）骨架虽能解决固态发光问题，但其光响应迟缓，且现有修饰策略存在合成复杂、仅能实现单色变化等瓶颈。

针对上述挑战，华南师范大学的研究团队创新性地选择具有光活性的三苯乙烯基噻吩（Triphenylvinyl Thiophene, TPVT）为母核，通过温和的缩合反应引入不同取代基，成功合成TPVT-OZ、TPVT-HIDO等六种衍生物。系统研究揭示：双光敏基团修饰的TPVT-OZ展现出罕见的多重刺激响应性——在365/450 nm光照射下分别呈现黄/红色变化，在酸刺激下发生橙-红转变，加热后又能恢复原态；TPVT-HIDO则实现吸收光谱红移与荧光增强的双模式响应，其PMMA薄膜可实现图案化光打印与擦除，循环50次后仍保持优异抗疲劳性。值得注意的是，含强吸电子基的TPVT-IDO等化合物虽表现出红移吸收和良好AIE特性，但光致变色活性显著降低，表明取代基的电子效应存在双重作用：延长共轭提升色深的同时，可能抑制光致环化转化效率。该成果发表于《Dyes and Pigments》，为开发多功能光敏材料提供了取代基工程的新思路。

关键技术包括：1）通过醛基缩合反应构建TPVT衍生物库；2）紫外-可见光谱与荧光光谱分析光响应行为；3）核磁共振氢谱（¹
H NMR）追踪光致结构变化；4）制备PMMA薄膜评估光打印性能；5）循环照射实验测试抗疲劳性。

【合成策略】以TPVT醛为起始原料，通过C=C/C=N键延伸共轭体系，高产率获得六种衍生物。其中TPVT-OZ通过整合TPVT与恶唑啉光敏基团实现多重响应。

【光物理性质】TPVT-OZ在DMSO中量子产率仅0.02%，但在DMSO/H₂
O混合体系中提升至0.66%，证实AIE效应；TPVT-HIDO照射后吸收红移56 nm同时荧光增强8.3倍，呈现显著双模式输出。

【刺激响应机制】TPVT-OZ的光致变色源于[2+2]环加成与E/Z异构化的协同作用；酸致变色归因于质子化引起的分子内电荷转移（ICT）增强；热致变色则通过解质子化实现可逆调控。

【应用验证】TPVT-HIDO薄膜通过掩膜曝光可实现微米级图案印刷，分辨率达5 μm，擦除后荧光背景信号比达23:1，满足高对比度信息存储需求。

该研究首次阐明取代基电子效应对TPVT光活性的双重调控规律：供电子基促进光致变色但限制色域扩展，吸电子基虽能红移吸收却抑制光响应活性。创新性提出的"双光敏基团整合"策略，成功实现了单一分子的多色光致变色、酸/热响应协同调控，突破传统材料功能单一的瓶颈。所开发的可擦写光打印薄膜展现出媲美商业产品的抗疲劳特性，为光控信息加密技术提供了新材料基础。这些发现不仅深化了对AIE-光致变色协同机制的理解，更为设计下一代智能光学材料提供了普适性方法学指导。