“我们开发了新型的智能荧光聚合物聚乙烯亚胺接枝芘（PGP），PGP 的多重刺激响应使其在纳米机器人、传感、信息加密和防伪等方面具有潜在的应用前景。”廖子豪表示。廖子豪师从华中科技大学王锋教授，上述研究已经发表在《Advanced Materials》上。
研究背景
智能发光材料因其发光信号可被肉眼直接识别而引起广泛的研究兴趣，在即将到来的智能化和微型器件时代具有潜在的应用前景。然而，能够同时进行多重变形和变形产生的多色荧光的智能材料的制造是罕见的。如果要设计这种材料，它将具有形致变色特性，只需监测荧光的变化即可观察到其变形行为。
研究成果
华中科技大学王锋教授的团队提出了一种新型的智能荧光材料 PGP（支链聚乙烯亚胺接枝芘），该材料在外部刺激下表现出变形和隐身性，利用 PGP 中氨基和 Cu2+ 之间的可逆配位化学，我们探索了 PGP 作为可擦除和可回收荧光油墨的应用。PGP 墨水在纸上打印的荧光图案可以通过简单的化学输入快速擦除和多次恢复。这些刺激响应特性的结合，包括变形依赖的荧光颜色和可擦除/可恢复的荧光，使 PGP 成为一种多功能智能荧光材料。这种材料有望在纳米机器人、传感、信息加密、防伪等相关领域应用。PGP 是一种芘基单荧光基团聚合物。在超分子刺激下，PGP 自组装成三种不同的形态，每种形态都表现出形状依赖的荧光颜色：具有青绿色荧光的球形核壳胶束，具有黄色荧光的标准矩形纳米片（RNS）和具有深蓝色荧光的不规则分支。可以操纵前两个形状之间的准可逆变换。
仪器贡献
研究使用 HORIBA QuantaMaster 800 荧光光谱仪进行了 PGP 在加入 γ 环糊精前后的荧光寿命检测，这些检测是 PGP 中芘和 γ 环糊精形成主客体作用的证据之一。
“这台仪器的宽波长范围、高灵敏度以及操作灵活、便捷，在荧光寿命测试等环节提供了极大的帮助。”研究人员表示。
研究中使用的 QuantaMaster 800 荧光光谱仪
现已全面升级为 Fluorolog-QM™ 科研级荧光光谱仪
在加入 γ 环糊精之前，芘单元表现出 7.13ns 的荧光寿命，加入 γ 环糊精之后，γ 环糊精内芘单元的有限配置导致 45.5ns 的更长寿命。这些参数表明我的研究中芘和 γ 环糊精形成了主客体作用，为后续的形致变色能力提供了理论支撑。色荧光的标准矩形纳米片（RNS）和具有深蓝色荧光的不规则分支。可以操纵前两个形状之间的准可逆变换。
加入 γ 环糊精前后的 PGP 荧光寿命检测
未来科学
PGP 作为一种新型荧光油墨，具有先进的可擦除和可恢复特性，可用于在纸张上进行实际印刷。由于合理的分子设计，PGP 在宏观水平（荧光变化）和微观水平（变形响应）都表现出智能刺激响应行为。这些都开辟了 PGP 在纳米机器人、传感、加密、防伪等各个领域的潜在应用。
作者简介
王锋
理学博士，华中科技大学教授、博士生导师
中国化学会光化学专业委员会委员，中国感光学会青年理事会理事，中国感光学会光学传感与诊疗专业委员会委员，《物理化学学报》青年编委。致力于超分子光化学研究，主要开展新型光功能材料（光催化剂、发光材料、光敏材料等）的设计制备，开发其在智能传感检测、信息加密、发光显示、光化学转化及合成等方面的应用。在Angewandte Chemie International Edition、ACS Catalysis、ACS Applied Materials & Interfaces、ChemSusChem、Chemical Communications等期刊发表学术论文三十余篇，申请发明专利 8 项（已授权 6 项）。主持国家自然科学基金面上项目和联合基金项目、深圳市科技创新委员会“自由探索”基金、广东省基础与应用基础研究基金等。讲授《有机化学》、《光物理与光化学》、《材料科学前沿》等课程。
引用文章
Ying-Yi Ren, Bo-Yi Deng, Zi-Hao Liao, Zi-Rong Zhou, Chen-Ho Tung, Li-Zhu Wu*, Feng Wang*, “A Smart Single-Fluorophore Polymer: Self-Assembly Shapechromic Multicolor Fluorescence And Erasable Ink”, Advanced Materials, 2023, 35, 202307971.
联系作者
王锋 wangfengchem@hust.edu.cn
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撰稿人 | 廖子豪（华中科技大学）
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