巴黎萨克雷高等师范学校Rémi Métivier和Juan Xie课题组报道了一种光异构化荧光分子多发色团体系的合成-光谱学-分子模拟综合性研究。通过和单一分子的光学性能对比和构象模拟，向全面理解设计和优化荧光和光开关的多发色团体系迈进一步，更好服务于未来荧光探针、标签或逻辑门方面的应用。

光致变色分子在材料领域的活跃性带动了诸多更加复杂体系的发展。其中，多发色系统因其在超分子功能性材料领域的潜能，在生物传感、高分辨成像或是纳米机器方面有着可观的应用前景。在这种情况下，DCM荧光染料分子同时显示出优秀的发光和光致变色特性被本课题组所关注与报道（Maisonneuve, Casimiro等人，Chem. Eur. J. 2020, 26, 14341和Zhou等人，Phys. Chem. Chem. Phys. 2022, 24, 6282)，其E↔Z光异构化分子可使其处于有无荧光状态之间切换（(Z)-DCM为无荧光构型）。作为本身具有荧光开关特性的分子，将其引入多发色团系统中时，相邻的DCM发色团之间的相互作用还没有得到阐明和验证。本研究将这一荧光染料分子通过点击化学方式合成了2DCM和3DCM，通过对比其光物理化学性质，进一步了解这一分子在多发色系统环境下的光化学特征。

在对比DCM-2DCM-3DCM序列的吸收-发光光谱、荧光量子收率、摩尔吸光系数和在紫外-可见光照射下的吸收-时间光谱后，推测2DCM和3DCM产生了分子间福斯特共振能量转移（FRET，通常见称荧光共振能量转移，严格来说发生于供受体两者都为荧光团的情况）。由于DCM存在光致顺反异构，2DCM和3DCM之间可能存在homo-FRET（供受体生色团相同）或／和hetero-FRET（供受体生色团相异）。虽然荧光寿命的测定受体顺式(Z)-DCM不发光的原因使得确定hetero-FRET存在困难，但稳态的荧光各项异性证实了homo-FRET的存在：作为单一分子的DCM在低温（-45°C）高粘度1，2-丙二醇中并不影响发射光保留的垂直偏振程度，而2DCM和3DCM的各向异性r0值依次降低，远离于DCM接近的单光子激发理论极限，证实了其分子之间存在能量转移从而致使发射光偏振程度降低。

在得知激发态DCM构象相对于基态DCM变化不大的前提下，对2DCM的分子动力学模拟展示了homo-FRET和hetero-FRET 2DCM模型的分子构象特征。模拟的2DCM FRET效率在特定距离范围内分别受DCM单元质心距离和单元之间的偶极矩朝向影响为主。通过对分子模拟轨迹的独立成分分析降维、马尔可夫状态模型建模和成簇聚类后抽取构象，可以得知2DCM分子模拟轨迹中存在广泛的“折叠构象”-“展开构象”-“单侧折叠构象”跃迁。这些构象显示了各FRET效率区间的2DCM构象特征，同时也佐证多DCM的分子间FRET高效性。研究对DCM这一分子在多发色团体系中部署为光开关的情况提供了分子结构设计和空间布局上的指导作用。