Angew. Chem. ：“泵浦-触发”策略实现有机固态光开关的可逆三色荧光切换

固态荧光光开关是一种在光刺激下能够实现聚集态荧光切换的材料。将荧光基元与传统光开关分子，如：螺吡喃（SP），相结合所设计合成的双色固态荧光光开关已经应用到防伪染料和超分辨成像等众多领域。然而，在紫外光下，SP的光致异构过程与荧光的光致发光过程几乎同时发生，常常导致荧光切换速度过快，无法实现稳定的荧光信号输出，限制材料的实际应用。

在前期研究的基础上，吉林大学的田文晶教授、徐斌教授与吉林大学白求恩第一医院胡正教授和华中科技大学朱明强教授合作，提出了一种全新的“泵浦-触发”策略，构建了基于螺吡喃的新型固态荧光光开关，实现了稳定的多色荧光可控切换，实现了多色荧光细胞成像和双色超分辨成像的新功能。

为了避免光致异构过程和光致发光过程的互相干扰，作者通过选取特定波长范围的光作为“泵浦光”来激发荧光，从而实现稳定的荧光信号输出。同时，选取紫外或近红外光作为“触发光”来操控SP的光致异构过程，实现荧光信号的稳定切换。最终，利用“泵浦-触发”光调控策略，可有效调控光致异构和光致发光过程，实现稳定的多色荧光切换功能。

基于此，作者开发了一种新型的固态荧光光开关，BOSA-SP。通过交替使用“泵浦光”和“触发光”，在单一有机材料体系成功实现了可编程的三重荧光切换。首先，在“泵浦光（488/950 nm）”照射下，BOSA-SP能够稳定的输出绿色荧光信号；其次，在“触发光（365/405 nm）”的照射下，BOSA-SP异构为BOSA-MC并伴随着明显的绿光到红光的荧光切换，而且在“可逆触发光（524 nm）”的照射下，上述过程能够可逆恢复；特别地，在特定“泵浦光（800 nm）”的照射下，BOSA-SP能够发出来黄色荧光，并且在持续800 nm光照射能够实现黄色到红色荧光的切换，在“可逆触发光（524 nm）”同样能够可逆恢复荧光状态。

研究表明，给体BOSA与受体开环部花菁（MC）的距离较近，并且给体的荧光光谱和受体的吸收光谱有较大面积的重叠，在光照之后会发生分子内能量转移，从而实现聚集态荧光切换功能。此外，自身结构极为扭曲的BOSA在聚集状态为SP的光致可逆异构化提供了较大的自由空间。

得益于其新颖的、可编程的稳态多色荧光切换特性，BOSA-SP在多重荧光细胞成像和双色超分辨成像等领域展现了较好的应用前景。该工作为解决固态荧光光开关中的光致异构与光致发光过程相互竞争难题提供了一种新策略。

论文信息：

Reversible Three-Color Fluorescence Switching of an Organic Molecule in the Solid State via “Pump-Trigger” Optical Manipulation

Runqing Yang,Xue Ren,Lijun Mei,Guocui Pan,Xiao-Ze Li,Zhiyuan Wu,Song Zhang,Wenyue Ma,Prof. Weili Yu,Prof. Hong-Hua Fang,Prof. Chong Li,Prof. Ming-Qiang Zhu,Prof. Zheng Hu,Prof. Tianmeng Sun,Prof. Bin Xu,Wenjing Tian

文章的第一作者是吉林大学的博士研究生杨闰清和任雪。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202117158