近日，安徽工业大学刘静欣教授课题组与吉林大学杨英威教授合作，在国际期刊《Chemical Engineering Journal》上发表了超分子策略构筑光致变色材料的最新研究成果（Chameleon-inspired supramolecular materials based on cucurbit[7]uril and viologens exhibiting full-color tunable photochromic behavior,Chem. Eng. J.,2024,DOI: 10.1016/j.cej.2024.149551）。

超分子策略构筑光致变色材料

在自然界中，变色龙（蜥蜴）能够根据环境刺激改变颜色以融入环境，受此启发人们致力于制造可以根据外界环境的变化而改变颜色的“智能皮肤”和“智能窗”。目前该仿生技术仍然存在两大主要问题：变色材料在光致变色反应过程中体积变化较大，结构不稳定且不可逆；即使适当混合多种变色材料，其颜色范围通常也非常有限，无法实现全色域变色。因此，设计和合成具有变色能力的“智能皮肤”材料仍然是一个重大的挑战。团队采用超分子策略合成出多种结构稳定且可逆的光致变色材料，通过混合效果不同的变色材料，得到一系列复合光致变色材料（CPM），在可见光下覆盖全色域范围。

瓜环和三种紫精衍生物的机构示意图

三种主客体包结物的可逆光致变色行为

三基色混合形成全色域复合光致变色材料及其防伪应用

本研究设计合成了三种紫精衍生物，它们可以在水溶液中被封装到Q[7]的空腔中，形成三种主客体包结物。在光辐照后，包合物呈现明显的颜色变化，从而得到三种基色(红色、绿色和蓝色)。紫外-可见漫反射光谱和ESR光谱证实了光致变色过程是由光诱导电子转移从而产生紫精自由基引起的；而基于Marcus理论，计算出的包合物在光变色过程中的重组能，则表明Q[7]是电子供体，而紫精衍生物是电子受体。此外，本研究通过改变不同基色混和的比例得到了一系列的全色域CPMs，使用CPMs涂层滤纸制作了二维码以及变色龙形状的“智能皮肤”，在光照射和黑暗条件下，CPMs能够实现可逆的光致变色“印刷”和光致褪色“擦除”特性。CPMs的这些突出的智能特性为探索光学调控纳米平台的多种防伪、仿生学和军事伪装应用开辟了新的途径。

（摘自安徽工业大学）