同时具有光致变色和室温磷光特性的大面积、超薄有机薄膜

聚合物基质的有机光学材料在柔性电子、智能响应、防伪和信息存储等领域备受关注，尽管聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚甲基丙烯酸甲酯等常见聚合物已成为构建磷光材料的常见基质，但人类生活中最常用的塑料聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)等很少被构建成光学材料。此外，光致变色与室温磷光(RTP)作为两种重要的光学现象因其对主体基质环境(刚性环境抑制激子的非辐射跃迁以实现磷光发射，柔性环境有利于分子的构型变化以实现光化学反应)的相互矛盾需求，难以在同一材料中共存，使得大多数发光材料的性能单一。因此，构建以PET、PS、PVC等常见聚合物塑料为基质的双功能光学薄膜，将极大的提升其工业科技价值。

近日，温州大学的雷云祥教授、黄小波教授联合淮北师范大学任悦副教授设计了一种新型双功能分子(2 ' -二苯基- 3，3 ' -联苯并呋喃(DBF))作为客体。DBF具有明显的、可逆的光照变色性质(在紫外光和白光的照射下可以快速在无色与深红色中切换)，且具有极高的光化学反应活性，即使在低温环境中(液氮)仍具有光照变色效应，此外，较高的共轭程度使得DBF具有较强的发光能力，在低温环境中具有长达3-5秒的黄色余晖。

该团队成功突破基质效应，以PET、PS、PVC等中等刚性聚合物作为主体，平衡分子运动抑制与构型变化空间，实现了掺杂薄膜光致变色(无色↔深红)与RTP (3-4秒的橙色余晖)的共存。并成功制备长200米、宽20厘米、厚度60-70微米的大面积透明工业级薄膜，且具有优异的热稳定性(290℃不分解)、光稳定性(20次循环无疲劳)和环境适应性(耐水浸、日晒)等优点。

DFT理论模拟计算表明在紫外光激发下，DBF经S3激发态→三线态快速转化（能垒仅1.47 kcal/mol），发生6π电环化生成中间体DBF-C，随后C-O键断裂形成DBF-F，DBF的激发态反应速率常数在室温下分别达1.85×10⁸ s^-1。此外DBF单晶结构以及理论计算同时表明客体分子在进行光化学反应时构型的变化程度较小，这进一步减少了对柔性主体基质的依赖。