肼-腙(-CO-NH-N=CH-)易于合成且高度可调,通过策略性地选择醛或酮前体可以精确调节其光物理和电子性质[1]、[2]、[3]。由于具有良好的生物相容性,肼-腙作为多种化合物的关键结构单元,赋予了抗癌、抗真菌和抗炎等生物活性[4]、[5]。这些优异的性质使得肼-腙衍生物在设计有机荧光染料、刺激响应智能材料和生物活性分子方面具有很高的价值[6]、[7]、[8]、[9]、[10]。目前,它们正被积极用于检测关键环境指标,包括金属离子、pH值、甲醛和一氧化氮(NO)[11]、[12]、[13]。此外,它们的应用领域正在迅速扩展到信息加密、防伪技术和先进光学设备等前沿领域[14]、[15]。
机械变色材料是一种有前景的智能响应材料,其在机械力作用下会发生变化,表现为荧光颜色的改变或强度的变化[16]。这类材料通常具有灵活的分子构象或可调节的堆叠模式,能够在应力作用下在晶体态和非晶态之间转换[17]。由于在应力传感、可写介质、防伪技术和光电设备等领域的广泛应用,这类材料受到了广泛关注[18]、[19]。最近,机械变色液晶材料已成为从柔性人工皮肤到可视化传感器和智能仿生设备等多个领域的热门研究方向[20]、[21]。研究机械变色现象不仅有助于开发新型功能材料,还能深入理解分子排列与发光行为之间的关系,推动智能材料设计的创新[22]、[23]。
无墨水书写材料是指一类新型智能材料,它们可以通过外部物理或化学刺激记录和显示信息,从而无需使用传统墨水[23]、[24]、[25]、[26]。已经开发了多种无墨水书写材料,包括受酸碱控制的pH响应材料、多态晶体相调控材料以及金属离子配位的氢凝胶,其中一些材料已经具备可写性[27]、[28]、[29]、[30]、[31]。这些材料在开发先进的防伪标签、临时信息显示和安全光学加密平台方面发挥着重要作用[32]、[33]、[34]、[35]。它们的意义在于通过减少浪费促进环境可持续性,通过多层次加密增强信息安全,并提供比传统一次性介质更经济、可重复使用的替代品[36]、[37]、[38]。
基于香豆素的染料因其合成方法简单、光稳定性优异以及结构易于修饰而备受青睐[39]、[40]、[41]、[42]、[43]、[44]。在本研究中,将香豆素与肼-腙连接起来制备了三种荧光染料(方案1)。通过理论计算详细研究了这些染料的结构特性。所有三种染料在机械刺激下均表现出机械变色行为,其特征是固态荧光发射发生红移。通过单晶培养和粉末X射线衍射分析研究了其背后的机制。基于它们的机械变色特性,成功开发了三种可进行多次书写的无墨水荧光纸。值得注意的是,含有吗啉的染料CH-MP表现出出色的溶酶体靶向能力。