复旦大学高分子科学系朱亮亮课题组设计构建一种超分子功能发光凝胶，通过相应的凝胶因子和双吡啶苯酚化合物（DPP）的共组装，成功实现选择性的橡胶摩擦刺激响应来调控凝胶的结构和发光变化。该项工作以《具有橡胶摩擦发光变色功能的凝胶材料：一种能够进行即时书写加密信息的便携工具》（Gel Materials with Rubber-Rubbing-Chromic Luminescence: A Portable Tool for On-Spot Composing Highly Encrypted Information）为题，近日发表在《先进光学材料》（Advanced Optical Materials. DOI: 10.1002/adom.202102146）。
凝胶是由胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体（在干凝胶中也可以是气体，干凝胶也称为气凝胶），这样一种特殊的分散体系称作凝胶。凝胶最令人兴奋的特点是它们的适应性：可以变形并且使其形状适应周围环境。由于可变形性，它们往往以薄饼状构象粘附到固体界面上，导致很大的变形。因此，凝胶作为隔热保温材料、阻燃材料、隔音材料、高效吸附材料、催化剂载体材料、光学器件及电极能源材料等得到广泛应用。
凝胶是一类不同于普通胶体的非常独特的材料，在合成过程中，它可以以各种生物材料、大分子以及合成高分子为基础。通常凝胶的基本特征是依赖于官能团的化学性质，能够结合化学官能团、结构整体性、大分子构架、适应性、渗透性以及变形性来以一种独特的方式去囊括“最佳”的胶体、高分子以及表面活性剂。这种特质为其在不同的领域中的新颖应用（例如传感器，催化和分离技术）开启大门，功能凝胶材料因其在柔性显示、可穿戴传感与检测、生物医学等各个领域具有广阔的应用前景而受到广泛关注。
但基于非共价键作用形成的超分子凝胶对外部的刺激响应高度敏感，同时也会牺牲对于刺激响应的选择性和特异性。外加的物理刺激一般需要提供较高的能量，而化学反应刺激则会导致副产物的积累。相比之下，机械刺激代表了一种易于处理的方法来调节凝胶的形态、组装结构和特性。通过选择性的机械刺激响应来实现对超分子发光凝胶的组装结构以及发光特性的调节仍然是一个具有挑战性且迫切需要实现的目标。如果能够利用凝胶材料的机械性能与发光信息加密之间的协同作用，将具有更大的实用价值。
当使用小分子手性凝胶因子（L/DGG）和DPP进行共组装时，可以得到具有超分子手性的凝胶，且表现出黄色的荧光发射，还可以通过改变溶剂来调节体系超分子手性以及圆偏振荧光的方向。对其进行橡胶的摩擦刺激，体系的荧光发射会逐渐从黄色蓝移到黄绿色。这是由于橡胶摩擦产生了负电荷，负电荷所形成的静电场诱导了体系发生了质子转移，形成了拓扑互变异构，从而改变了体系的形态、结构以及发光性质。课题组选择十种不同的材料分别对凝胶进行摩擦，通过摩擦前后荧光发射的变化程度可以确定其对于橡胶摩擦的刺激最敏感，验证该体系对摩擦刺激响应的选择性。
为了提升凝胶的力学性能，课题组利用聚丙烯酸（PAA）和DPP进行共组装得到聚合物基凝胶。该凝胶具有良好的机械性能和热稳定性，通过简单步骤能够制备粉笔状产品。利用粉笔可以进行信息的书写，再通过简单的橡胶摩擦，在极短时间内使得体系的荧光发射从黄变绿，是一种非常简单实用的工具，在信息加密和防伪领域有很大实用价值。
课题组毕业硕士生李安泽和科研助理李忠宇为论文第一作者。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202102146
