低温柔性发光有机晶体能够在液氮温度下保持可逆弯曲和稳定发光,因此在低温光学传感、信息加密和极端环境光子器件中具有良好的应用前景。不同晶体在降温过程中发光峰位可能出现蓝移或红移,其位移方向与分子堆积、p×××p重叠和激子耦合密切相关。尽管热致荧光变色现象已有报道,但对于结构相近的柔性有机晶体而言,决定其低温发光位移方向的关键结构因素仍不明确。
针对这一问题,吉林大学张红雨教授团队精心设计并合成了一系列萘基席夫碱有机晶体。研究发现,这些晶体在室温至液氮(–196°C)温度范围内仍能保持可逆弹性弯曲和晶体完整性,并表现出明显的低温变色现象。部分晶体冷却后发光蓝移,另一些晶体则发生显著红移,最大红移约92nm,可实现由黄绿色到红色的可逆变化。进一步研究发现,低温变色的关键在于晶体中分子之间的p×××p重叠程度:当降温使分子重叠面积增大时,分子间相互作用加强,发光更容易红移;而当分子重叠较弱时,则更容易表现出蓝移。基于这一可逆的低温弹性与发光颜色响应,团队进一步构建了温度调控的光学信息加密体系,并展示了其在低温发光传感中的应用潜力,为极端环境下柔性光学材料的设计提供了新的思路。

图1.萘基席夫碱有机晶体的低温弹性与低温变色行为示意图。萘基席夫碱晶体在298 K至77 K范围内表现出可逆弹性弯曲和发光,不同分子堆积方式及p×××p重叠差异使其在降温过程中表现出蓝移或红移发光变化。
该研究成果以“Cryoelastic and cryochromic organic crystals”为题,发表在Nature Communications(Nat Commun.2026. DOI: //doi.org/10.1038/s41467-026-73539-6)。四虎影视
博士研究生王接昌、“鼎新学者”博士后蓝林峰为共同第一作者,张红雨教授为通讯作者。
本研究得到了教育部基础学科和交叉学科突破计划(JYB2025XDXM401)、国家自然科学基金(52373181)、及吉林省科技发展计划项目资助(SKL202602002JC H.Z)。
文章链接://www.nature.com/articles/s41467-026-73539-6