西工大新闻网6月12日电（纪雷 张玉凤）近日，西北工业大学黄维院士团队开发了一种具有逐步刺激诱导逐级响应性能的智能材料，发表题为“Sequential-Stimuli Induced Stepwise-Response of Pyridylpyrenes”的研究论文，刊登在国际知名期刊Advanced Materials上。

传统的多重刺激响应材料在药物输送、数据存储及加密、人工智能等诸多方面已显示出巨大的应用潜力。然而，由于它们对每个独立的刺激源都很敏感，在实际应用中往往会损失响应识别的准确性和多样性。近日，黄维院士团队纪雷教授课题组报道了一种全新的基于1，3，6，8-吡啶基取代芘的逐步刺激诱导的逐级响应材料，该材料体系的响应行为不仅严格依赖于刺激源的类型，更关键的是与刺激源的施加顺序也紧密相关。在该种材料上逐步施加力和光刺激，它们的荧光颜色会逐级从蓝色经历蓝绿色（青色）后变为橙色，其中荧光光谱的红移跨度最高可达5800 cm^-1。这种新材料的成功开发展示了将响应行为的逻辑性、严格性与准确性同时集成到一种单一材料平台上的可行性与可能性，其特殊的逐步刺激诱导的逐级响应行为将极大提升其在实际使用中的便捷性与精密性，进而带来传统多刺激响应材料的新气象。此外，这类材料也可以对机械力、紫外光、挥发性溶剂、热刺激等刺激源进行单独监测，展现了其在应用领域的多功能性。研究者还以密度泛函理论（DFT）计算为辅助，对该材料体系的光物理性质和单晶结构进行了详细研究，阐明了其逐级响应行为的内在机制，并提出这种新型智能响应材料的有效设计策略。相关研究成果以“Sequential-Stimuli Induced Stepwise-Response of Pyridylpyrenes”为题近期发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。

图1 a) 化合物Py-1-Py-3的合成路线; b) Py-1-Py-3的单晶结构

图2 Py-1-Py-3对不同刺激物的响应荧光光谱及相应的CIE坐标的变化

高精度追踪及高级加密应用举例：

在刑侦上，警察通常会使用一些特殊的手段来辨别行凶者的足迹，或者在野外野生动物学家通常会通过观察动物留下的足迹来判断该地带会经常有哪些动物活动。那么依据印记的外形的简单观察只能视为一种粗略判断的手段，而该材料可以通多双重确认从而实现准确监测的目的，图3a展示了该材料在追踪生物类别及活动轨迹方面的应用。

图3 a) 轨迹追踪示意图；b) 高级加密多功能分子键盘锁示意图

研究者还展示了该材料在高级加密多功能分子键盘锁方面的应用(图3b)，他们以F、L、E作为密码子进行自由组合得到6组密码，其中的两组“FLE及LEF”密码被认为是有效的“钥匙”，分别赋予它们以不同的信息就可以非常便捷地实现多种信息的同时调控。此外，研究者也给出了它们在“INHIBIT”和“AND”逻辑门方面的应用。与传统的刺激响应或多功能刺激响应材料相比，上述信息表明该材料在高精度密码学和高级逻辑门领域有着十分广阔的应用前景。

这项工作为开发新一代刺激响应材料打开了一扇大门，为设计具有逐步刺激逐步响应特性的分子提供了策略，也为行高精度踪追踪材料的开发及多功能高级逻辑门的制备提供了新的思路。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202302732

（审核：王学文）