多刺激响应性D-A-D结构芴酮衍生物FOTPA的力致变色、热致变色及LED器件与水响应特性研究

　　本研究针对多功能智能材料的迫切需求，设计合成具有D-A-D结构的芴酮衍生物FOTPA。该材料展现出聚集诱导发光(AIE)、力致蓝移增强发射(ΦF =23.87%)、高对比度比率型热致变色(593→585 nm)及超灵敏水检测(LOD达0.0021%)等特性，为LED器件和化学传感提供了新型多功能平台。

　　

在材料科学飞速发展的今天，能够对外界刺激产生动态响应的"智能材料"正成为研究热点。这类材料就像拥有"感知能力"的变色龙，能通过发光颜色的变化来响应压力、温度、湿度等多种刺激，在传感器、防伪标签、存储器等领域展现出巨大潜力。然而，现有荧光材料大多只能响应单一刺激，且普遍存在聚集导致荧光淬灭(ACQ)的难题。更令人困扰的是，具有多重响应能力的材料往往结构复杂、合成困难，这严重制约了其实际应用。

针对这些挑战，南阳师范学院的研究团队独辟蹊径，以具有平面芳香结构的芴酮为核心，设计出一种结构简单却功能强大的"智能分子"——FOTPA。这项发表在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》的研究成果，展示了一种同时具备力致变色、热致变色、电致发光和水响应四种功能的"全能型"材料，为多功能智能材料的开发提供了新思路。

研究团队主要运用了以下关键技术：Suzuki-Miyaura偶联反应合成D-A-D结构分子，X射线单晶衍射解析分子堆积模式，荧光光谱分析力/热刺激响应特性，以及基于CIE色度坐标的LED器件性能测试。特别值得注意的是，水检测实验采用THF和EA两种溶剂体系，通过荧光猝灭法实现了超痕量水分测定。

【材料与方法】
通过Pd(0)催化的Suzuki反应，以3,6-二溴芴酮和4-(二苯氨基)苯硼酸为原料，一步构建了D-A-D结构的FOTPA分子。核磁共振(¹
H/¹³
C NMR)和高分辨质谱(HRMS)证实了产物结构，单晶培养揭示了分子间C-H···O氢键和π-π堆积作用。

【结果与讨论】
力致变色特性：晶体状态的FOTPA在研磨后发射峰蓝移8 nm，荧光量子产率显著提升至23.87%。X射线衍射证实这是由于晶体-非晶态转变导致分子堆积方式改变，削弱了分子内电荷转移(ICT)效应。

热致变色行为：在25-150°C范围内，FOTPA展现快速(10秒)、可逆的比率型发光变化(橙黄→黄)，发射峰从593 nm移至585 nm，这种高对比度响应源于温度调控的分子振动和堆积重组。

LED应用：基于AIE特性，FOTPA在器件中表现出线性电流响应和稳定发光，其CIE坐标(0.45,0.52)位于橙黄光区域，为新型发光材料开发提供了参考。

水响应检测：在THF和EA溶剂中，FOTPA对水的检测限分别低至0.0021%和0.0065%，灵敏度超越多数报道的荧光探针，这归因于水分子破坏溶质-溶剂相互作用引发的荧光猝灭。

这项研究的突破性在于：首次报道了兼具AIE和多重刺激响应的芴酮衍生物，通过简单的D-A-D结构实现了力/热/电/水四重响应；提出的"弱相互作用调控"设计策略，为开发新型智能材料提供了普适性方法；在水检测和LED领域的应用验证，展现了从基础研究到实际应用的完整创新链条。正如通讯作者Maosen Yuan强调的，这项工作不仅拓展了芴酮类材料的应用边界，更为多功能刺激响应材料的分子设计提供了重要范式。