近些年，热致荧光变色材料（TFM）吸引了越来越多的关注，这不仅因为热作为刺激方式成本低，来源丰富，而且因为它与重要的物理参数——温度相关。然而，现有的TFM体系存在着以下一个或多个问题：（1）涉及复杂的分子设计与繁杂的分子合成过程；（2）颜色单一且多数只能实现一种颜色到另一种颜色的转变；（3）热响应效果仅限于溶液或者聚合物膜中等；（4）综合性能不佳（如可逆性差、对比度不高、响应温度不可调），这使得大多数TFM的应用范围局限于温度传感。为了推动TFM的进一步发展以及拓展其在高端产品或领域的应用，具有综合优异性能的TFM体系有待开发。

吉林大学的张晓安（点击查看介绍）团队，受到生命体系多通道协同工作机制的启发，在前期工作（Mater. Horiz., 2019, 6, 1654-1662）的基础上，通过热刺激下的“多通道”协同响应模式设计，成功地获得了集全彩、off-on响应模式、可打印等优势于一体的TFM。该材料制备简单、性能优异（如荧光发射对比度高、可逆性好、响应温度可调）、易于应用。基于以上优点，该项工作成功地探索了这类材料在热可切换的全彩室内装饰、程序化温控信息显示和高级信息加密等方面的应用。

如图1所示，该工作利用“类磷脂”的结晶性相变材料（如十二烷酸，DA）作为热响应基质，同时调控荧光分子（如CB或CG）和荧光修饰剂（MB）在分子存在状态或光谱上的协同变化，以及伴随在它们之间的能量转移（FRET）过程的on（发生）/off(不发生）。由此，基于CB/MB-in-DA, CG/MB-in-DA, NR-in-DA，分别实现了具有高对比度（>100）和优异循环性（>200次）的热调控的蓝色（B）、绿色（G）、红色（R）三原色off-on荧光转换。通过Förster半径和时间分辨荧光寿命测试，验证了所涉及的“off”状态下的高效FRET过程。

图1. 体系中所使用的分子结构、off-on响应机理及其B、G、R三色off-on TFM的实现。

进一步地，利用三原色加法原理，将B、G、R三色体系按合适的比例进行混合，即可获得可见区范围内的所有颜色（包括白色）的off-on TFM（图2）。

图2. 全彩off-on TFM的实现。

基于以上优点，作者探究和拓展了TFM在多种高级应用中的潜力。如图3所示，将全彩的TFM置于玻璃模板中，展示了其在热可切换的全彩室内装饰中的应用。特别地，R/G/B TFM可制备成三色荧光墨水，然后利用商业打印机便可在柔性基材上轻松获得高分辨率的全彩热响应文字/图像。通过调节墨水中所用脂肪酸的链长不同，可获得在不同温度下分步出现的图像，从而实现信息的程序化温控显示。最后，利用该类TFM所具有的全彩以及off/on荧光转换特性，将热刺激、紫外光和颜色用作三重密钥，从而大大提高了信息保护能力。

图3. 全彩可打印的热响应荧光变色材料在多种应用中的展示。

该项工作不仅促进了TFM的发展，并拓展了其在一系列高级应用中的应用。更重要的是，该工作中报道的“双/多通道”刺激-响应模式的策略，为其他各种刺激响应材料的设计、性能优化、以及创新应用的开发提供了一种新的思考视角。

该科研成果刚刚发表于国际知名期刊Advanced Materials 上，本文的第一作者是吉林大学博士生杜佳慧，通讯作者为吉林大学化学院和超分子结构与材料国家重点实验室的张晓安教授和盛兰副教授。该项工作获得国家自然科学基金委（21875087，21975099），吉林省优秀青年人才基金项目（20190103126JH），吉林大学及化学学院优秀青年教师培养计划经费的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Printable Off–On Thermoswitchable Fluorescent Materials for Programmable Thermally Controlled Full‐Color Displays and Multiple Encryption

Jiahui Du, Lan Sheng, Yuan Xu, Qiaonan Chen, Chang Gu, Minjie Li, Sean Xiao‐An Zhang

Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202008055

通讯作者简介

张晓安教授，国家引进的海外高层次人才（首批），从事功能仿生材料的深入研究和技术拓展，利用多刺激响应功能材料和器件来解决人类能源、环境、健康等诸多难题。曾在Nature Materials，Advanced Material等国际顶级专业杂志发表SCI研究论文百余篇，并获百余项国内外发明专利（美国等）的授权。

https://www.x-mol.com/university/faculty/11068 

盛兰副教授。于2015年获吉林大学化学博士学位，并被直接留校聘为副教授。从事温和刺激响应智能染料的仿生功能材料及绿色无墨打印技术的开发研究。其原始创新工作（无墨喷水打印）曾引起国内外广泛关注。并在Nature Communications, Advanced Materials等国际高影响力杂志上发表研究论文17篇，已获授权的国内外发明专利多项（中国6项，美国1项，欧洲1项）。

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