吉林大学卢然课题组通过调节晶体中查尔酮及其类似物的分子扭曲程度实现了对顺反异构与[2+2]环加成反应的选择性控制，获得了以固态光化学反应为平台的光能-机械能转换分子晶体。

伴随着柔性可穿戴设备的快速发展，刺激响应型致动器成为目前的研究热点。与液晶弹性体、聚合物凝胶等类型的机械响应材料相比，分子晶体具有紧密堆积的有序结构和较高的杨氏模量，易于实现快速高效的能量转换。此外，光刺激具有非接触、远程精准控制等优势，因此，分子晶体类光致动器得到了人们广泛关注。众所周知，固态光化学反应是触发分子晶体显示出光机械效应的重要驱动力之一，查尔酮及其类似物具有易于化学修饰、生物相容性高等优点，吉林大学卢然课题组在前期工作中制备了在光和热交替驱动下可发生显著形变的查尔酮类致动材料 (Chem. Eur. J. 2021, 27, 17960)，且[2+2]环加成反应是其显示光机械效应的驱动力；但当芳基乙烯分子的平面性较差时，固态顺反异构亦可触发分子晶体的宏观机械运动 (J. Mater. Chem. C, 2022,10 14273-14281)。

为了探讨分子扭曲程度如何调控固态光化学反应，课题组设计了三类卤素取代的查尔酮及其类似物 (图1)。其中，E-DFCha系列分子在晶体中具有较好的平面性，邻近分子通过反平行堆积形成了满足Schmidt规则的“乙烯对”,从而易于发生拓扑[2+2]环加成反应，导致在紫外光照下片状晶体中出现大量裂痕。在光化学反应过程中发生了单晶-单晶转变，这为光致动机理的提出提供了直接证据。与之不同的是，E-DXCCha系列分子在晶体中具有扭曲的结构，卤代芳与酰基芳之间的二面角大于46o，晶体经紫外光照30 min后才发生顺反异构，故观察不到晶体的光致动行为。E-DXOCCha系列分子的二面角介于E-DXCha和E-DXCCha之间，在紫外光照射下可同时发生[2+2]环加成和顺反异构，导致带状晶体E-DXOCCha展示出独特的光致扭曲与弯曲行为。E-DXCha、E-DXOCCha和E-DXCCha在晶体中的扭曲程度存在较大差异的原因在于，与羰基相连的双键碳原子上分别连有体积不同的H、-CH₂CH₂-和-CH₂O-。可见，通过分子设计可调节分子在晶体中的扭曲程度，从而控制光化学反应的选择性，进而影响晶体材料的光致动性能。