智能光学响应性聚合物材料，在传感器、生物探针、发光材料、光学数据存储器件等领域具有重要的应用价值。目前比较流行的响应性光学材料是利用了某些染料分子在外界刺激下可动态改变分子结构或聚集态结构的特征而制得。但是这类材料往往只能对某一种外界刺激响应，如外力。

  近日，宁波大学翁更生副教授与美国康涅狄格大学何杰教授等人在《Advanced Materials》发表了一篇题为”Dynamic Coordination of Eu–Iminodiacetate to Control Fluorochromic Response of Polymer Hydrogels to Multistimuli”的研究论文，该文章已被选为封面文章（Inside Front Cover）。

  文章中介绍了一种多重荧光色彩响应性水凝胶的制备方法。研究人员利用红色荧光发射性的镧系金属离子（铕，Eu3+），将含亚氨基二乙酸配体的聚（N, N-二甲基丙烯酰胺）通过动态配位作用物理交联。在外界多种刺激下（pH、竞争性离子、温度、超声、力），动态配位键发生断裂与结合，从而产生荧光强弱及sol-gel转变，表现出多重荧光响应性。

图1. 聚合物化学结构、荧光开/关与sol-gel转变机理示意图及流变性质

  过去基于Eu配位交联多重荧光响应的凝胶是在有机溶剂里面实现的，这是因为水分子与金属离子的作用会显著降低Eu的荧光发射性。基于Eu-IDA强动态配位作用，该水凝胶可保持较强的荧光发射性，还具有良好的力学性能，同时表现出快速的自修复性能。由于IDA中羧基及叔胺基的存在，水凝胶表现出pH响应性。在酸性条件下发生gel-to-sol转变，荧光减弱；加碱后可发生sol-to-gel转变，荧光恢复。有趣的是，竞争性离子如：Fe3+，Zn2+，Cu2+也可调控水凝胶的sol-gel可逆转变及荧光发射性，这是因为这些金属离子与IDA具有更强的配位作用。其中Fe3+，Cu2+可使荧光完全猝灭且不可逆，而Zn2+对荧光的猝灭具有可逆性。此外，该水凝胶还表现出热与超声可逆响应性。

图2. 水凝胶自修复性能及相应的流变表征

图3. 水凝胶可逆pH响应性

图4. 水凝胶竞争性离子响应性

图5. IPN水凝胶及其力致变色响应性

  这种水凝胶对外力也表现出敏感性，通过在物理交联网络的基础上引入第二重共价交联网络，制成IPN水凝胶材料后，该水凝胶在外力作用下表现出快速可逆的颜色变化。此类多重荧光色彩响应性水凝胶材料的成功制备为智能光学器件，特别是需要利用多重响应性的生物传感器的开发提供了新的方法。

  此项研究得到了国家留学基金委、宁波大学、康涅狄格大学及美国自然科学基金委的资助。

  论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201706526/full