近日，南京林业大学蔡旭敏教授、王石发教授和香港中文大学（深圳）唐本忠教授、浙江大学张鉴予研究员合作，利用松香基天然电子受体构建了具有扭曲分子内电荷转移（TICT）特性的林业生物基聚集诱导发光（BioAIE）材料，并解释了多晶型体系中细微结构（<0.01 ?）差异可实现对荧光性质的精准调控，最终将其应用于多重模式的信息加密与解密。

  2025年12月15日，相关成果以“From nature-inspired electron acceptors to BioAIE materials with polarity- and polymorphism-dependence for anti-counterfeiting”为题发表于英国皇家化学会旗舰刊物《Chemical Science》。

  历经25年的持续探索，聚集诱导发光（AIE）材料研究领域已取得巨大发展。天然生物质材料凭借其出色的可再生特性、良好的生物相容性以及独特且丰富的骨架结构，为AIE材料的创新发展开辟了更广阔的前景，助力AIE和生物质材料两个领域实现“双赢”。该研究以脱氢枞酸-喹喔啉（DAQx）作为生物基电子受体平台，不仅构建了D-A型BioAIE材料体系，而且阐明了共轭效应与扭曲分子内电荷转移（TICT）强度对分子堆积和发光性质的协同调控机制，实现了精细结构差异对宏观性能的精准调控。总而言之，松香结构的引入不仅赋予了材料多重刺激响应性能，更为天然产物在可持续智能材料领域的创新利用开辟了新途径。

  蔡旭敏等人以生物质来源的脱氢枞酸-喹喔啉（DAQx）作为电子受体平台，通过与三苯胺类给体单元耦合构建了D-A型聚集诱导发光（AIE）体系（DAQx-H、DAQx-Bz、DAQx-BP），系统研究了共轭效应与分子堆积模式在聚集态下对发光性能的协同调控机制。尤为重要的是，在DAQx-BP的多晶型体系中，实现了由微小结构差异（<0.01 ?）所触发的绿色与黄色双色荧光转变。实验结果表明，该类D-A型刺激响应材料具有显著的溶剂效应、酸碱刺激响应性及同质多晶特性，可实现单分子态与聚集态下的双模式智能防伪应用。

图1. (a) 松香衍生D-A型材料的分子设计；(b) 分子和聚集态的动态加密与解密应用

  研究表明DAQx体系呈现出典型的TICT-AIE特性，这归因于三苯胺转子单元的引入，使其在单分子状态下具备活跃的分子内运动能力，导致非辐射跃迁占主导地位，因而荧光强度较弱；而在聚集态下，分子内转动受到限制，促使激发态能量以辐射跃迁形式释放，从而显著增强荧光发射。当共轭由H延伸至BP时，所形成的刚性平面结构不仅强化了供体-受体（D-A）相互作用，还促进了分子间的π-π堆积效应，致使DAQx-BP在聚集态下的荧光发生最明显的红移现象。上述结果揭示了共轭效应、分子运动受限程度以及聚集态结构在调控AIE行为中的协同作用机制（图2）。

图2. (a) 365 nm照射下不同f_w的THF/H₂O混合物中DAQx-H、DAQx-Bz和DAQx-BP的荧光照片；(b) DAQx-H、DAQx-Bz和DAQx-BP在纯THF溶液中的归一化吸收和光致发光（PL）光谱；(c) DAQx-BP在不同f_w的THF/H₂O混合物中的PL光谱；(d, e) DAQx-H、DAQx-Bz和DAQx-BP的α_AIE最大值和α_AIE最大值与f_w的比值图。α_AIE = I/I₀, I₀ = 在纯THF溶液中的PL强度。

  研究表明，DAQx体系表现出显著的溶剂极性响应特性，这是由于三苯胺给体与喹喔啉受体间的扭曲分子内电荷转移（TICT）效应。随着溶剂极性从环己烷递增至二甲基亚砜，三种化合物均呈现系统性的发光波长红移与荧光强度减弱特征。其中，DAQx-H因分子骨架最为柔性而表现出最显著的波长位移（△ = 125 nm），极性敏感度最高。DAQx-BP则凭借联苯单元的刚性平面共轭延伸实现了最强的D-A相互作用，在DMSO中红移至598 nm，但溶剂致变色范围略小（△ = 120 nm）。此外，最大发射峰与溶剂极性参数E_T(30)呈现强线性相关，证实其TICT效应具有高度极性依赖特征。DFT计算揭示，随着共轭链从H、Bz延伸至BP，LUMO能级逐步降低，与实验观测的系统性红移趋势高度吻合。上述结果体现了溶剂极性、共轭效应与分子内电荷转移在调控D-A型发光材料光物理性质中的协同影响（图3）。

图3. (a) 365 nm紫外照射下，DAQx-H、DAQx-Bz和DAQx-BP在不同溶剂中的荧光照片；(b) DAQx-H, (c) DAQx-Bz, (d) DAQx-BP在不同溶剂中的归一化光致发光光谱；(e) DAQx-H、DAQx-Bz和DAQx-BP的最大发射波长与极性参数E_T（30）之间的线性关系；(f) DAQx-H、DAQx-Bz和DAQx-BP的前沿分子轨道与能级。

  DAQx-Bz和DAQx-BP的溶剂响应特性可实现动态信息加密与解密，从而具有增强信息安全性的潜力。与传统的单一刺激响应性材料相比，其独特的极性调控与可逆变色能力赋予了该体系更高的保密层级，显示了在智能防伪和多级加密应用方面的巨大前景。此外，基于硅胶基质的像素化阵列具有制备简便、响应迅速和循环稳定性良好的优点，为构建可重构的动态加密系统提供了实用的平台（图4）。

图4. (a) 基于DAQx-BP制备溶剂试纸条，示意图及荧光在不同溶剂下由黄变多色的照片；(b) DAQx-Bz和DAQx-BP混合硅胶的制备原理图及其在动态解密中的潜在应用。

  固态光物理研究揭示了DAQx-BP独特的多晶型依赖性发光现象。该化合物可形成绿光晶体、黄光晶体及橙光无定形三种状态，其中绿、黄晶体的单晶结构几乎完全相同，仅扭转角差异仅0.1°，分子间相互作用差异小于0.01 ?，却呈现截然不同的发光颜色。这种精细结构偏差累积导致的宏观性质差异，生动诠释了"量变引起质变"的聚集体科学原理，提供了分子机制层面的直接实验证据，同时为可持续性智能防伪材料的设计建立了基于聚集过程精准调控的新策略。（图5）。

图5. (a) 不同固体状态下DAQx-BP的荧光图片、量子产率和归一化荧光发射光谱；(b) DAQx-BP粉末x射线衍射图；(c) DAQx-BP的晶体结构分析；(d) DAQx-BP不同晶体构象和分子间相互作用分析示意图（A&B表示平面A与平面B的二面角）。

  DAQx-BP的酸碱色变特性与多晶型荧光相结合，可以实现可逆的动态加密解密，展现出增强信息安全性的潜力。这种独特的双重响应机制赋予了该体系更高的保密层级，在智能防伪应用方面显示了巨大前景。此外，基于棉线刺绣的荧光标签制备简便、循环稳定性优异，且可通过日常弱酸/碱进行二次验证，为下一代多层次、高安全性防伪技术提供了实用的解决方案。

图6. (a) DAQx-BP在固态下的多态性及酸致变色性能示意图；(b) 基于DAQx-BP实现的单词级加密与解密概念验证演示；(c) 制备DAQx衍生物用于荧光标记棉线的滴注过程示意图；(d) 基于酸致变色荧光标签的智能防伪应用。

  本文第一作者为南京林业大学硕士研究生王冬梅、共同第一作者为香港中文大学（深圳）博士后陈晓和南京林业大学蔺玉婷博士，通讯作者为南京林业大学蔡旭敏教授，共同通讯作者为香港中文大学（深圳）唐本忠教授、南京林业大学王石发教授和浙江大学张鉴予研究员。本研究获得了国家自然科学基金（32571989，52333007和52503253）、江苏省自然科学基金（BK20231296）和广东省分子聚集发光重点实验室开放基金（2023B1212060003）等项目资助。

  论文题目：From nature-inspired electron acceptors to BioAIE materials with polarity- and polymorphism-dependence for anti-counterfeiting

  论文作者：Dongmei Wang, ^?a Xiao Chen ^?ab Yuting Lin, ^?a Lulu Wu,^a Zhichen Zhao,^a Xu Xu,^a Shilong Yang,^c Jianyu Zhang,*^d Wen-Jin Wang,^b Zheng Zhao,^b Shifa Wang,*^a Ben Zhong Tang,*^b and Xu-Min Cai*^ae

  原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/sc/d5sc09027j

作者简介

  蔡旭敏，南京林业大学青年教授，博导，江苏省“双创博士”，国家“双一流”专业“林产化工”系副主任，于南京大学和德国慕尼黑工业大学获硕士和博士学位。主要从事林木生物基聚集诱导发光材料的跨学科研究。近5年内以第一/通讯作者身份在Nature Communications、National Science Review、The Innovation、Chemical Science、Aggregate、Advanced Functional Materials、和Advanced Science等期刊发表论文30余篇，主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金及广东省重点实验室开放基金等。获江苏省林学会科学技术奖、江苏省低碳技术学会科学技术奖、JMCC新锐科学家、Aggregate高被引学者称号和Aggregate期刊优秀编委奖等。研究工作得到美国科学促进会旗下EurekAlert、《国家科学评论》和新华报业《交汇点》等媒体杂志亮点评述。任The Innovation、Aggregate和《生物质化学工程》期刊青年编委。

  课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/cai_xumin

  唐本忠，香港中文大学（深圳）教授，1982年获华南理工大学学士学位，1985年、1988年先后获日本京都大学硕士、博士学位。曾在多伦多大学从事博士后研究、日本NEOS公司中央研究所任高级研究员。1994–2021年在香港科技大学工作。2009年、2017年、2020年先后当选中国科学院院士、亚太材料科学院院士、发展中国家科学院院士。2021年加入香港中文大学（深圳）担任理工学院院长、校长学勤讲座教授。主要从事高分子化学和先进功能材料研究。在聚集诱导发光（AIE）这一化学和材料前沿领域取得了原创性成果，是AIE概念的提出者和AIE研究的引领者。已发表学术论文2,000多篇，总引用超243,000次，h因子为216。在学术会议上作了500多场邀请报告，拥有100多项授权专利。现任德国Wiley出版社发行的Aggregate《聚集体》杂志主编以及20多家国际科学杂志顾问、编委或客座编辑等。2014年至今连续当选全球材料和化学双领域“高被引科学家”。2007年获Croucher基金会高级研究员奖，2012年获美国化学会高分子材料科学与工程分会MACRO讲座奖，2014年获伊朗国家科技部颁发的Khwarizmi国际奖，2015年获广州市荣誉市民称号，2017年获国家自然科学一等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖，2021年获Nano Today国际科学奖，2023年获Biomaterials生物材料全球影响力奖，2024年获中国化学会–中国石油化工股份有限公司化学贡献奖。2025年获广东省科学技术奖突出贡献奖。

  课题组主页：https://tangbz.ust.hk;https://www.x-mol.com/groups/tang-benzhong-cuhksz

  王石发，南京林业大学教授，江西瑞金人，1965年6月生，南京林业大学二级教授，博士生导师，江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人，江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师。1992年毕业于南京林业大学化学工程学院林产化工硕士专业并留校任教，1998年获得工学博士学位，2005年获得工学博士学位。2000年赴日本岛根大学进行继续深造并于2002获得岛根大学农学博士学位，2005-2007年赴美国弗吉尼亚理工大学进行博士后工作。主要从事生物质资源化学、化学生态学和手性合成化学、荧光探针及荧光材料等方面的研究。以生物资源为研究对象，采用不对称合成手段合成具有生理活性和药物活性的药物及药物中间体、手性催化剂、香料等化学品。研究天然生物活性物质的提取、分离纯化、结构鉴定及生物活性评价，为开发天然药物、天然抗氧剂等绿色化学品提供理论基础。绿色新型驱蚊剂等的开发及应用研究。。先后主持了5项国家自然基金、国家林业公益性项目、948项目、国家十三五重点研发计划项目任务等各类课题。在国内外发表学术论文150余篇，申请发明专利82件，授权56件，其中美国专利2件。

  课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/wang_shifa

  张鉴予，浙江大学高分子科学与工程学系百人计划研究员，博士生导师，于中山大学和香港科技大学分别获得学士学位和博士学位，入选国家级海外高层次青年人才项目。主要研究兴趣：有机光功能材料、聚集诱导发光、计算化学、光物理及光化学。发表学术论文114篇，其中第一作者（含共同）论文34篇，通讯作者论文6篇，包括Nature Photonics(1篇）、Chem(1篇）、 Journal of the American Chemical Society（6篇）、Nature Communications（5篇）、Angewandte Chemie-International Edition（5篇）、National Science Review（1篇）、Matter（1篇）、Ccs Chemistry（2篇）、Aggregate（1篇）、Macromolecules（1篇）、Advanced Functional Materials（2篇）、Advanced Optical Materials（2篇）等国内外权威期刊；论文共计被引用4300余次，h-因子38（Google Scholar数据）；多篇论文入选ESI高被引文章，并得到麻省理工科技评论、EurekAlert!等媒体报道。入选2024年全球前2%顶尖科学家“年度影响力”榜单（斯坦福大学&爱思唯尔）。2022年获教育部“基础学科拔尖学生培养计划2.0”优秀学生奖，2022年获香港科技大学卓越研究奖，2023年获香港特别行政区研资局博士后计划（现研资局新晋学者计划），2023年获CAS Future Leaders（美国化学会化学文摘社未来领袖者），2024年获欧盟“玛丽·居里学者”人才项目，2024年获ACS PHYS Young Investigator Awards in Physical Chemistry（美国化学会物理化学分会青年科学家），2025年第74届林岛诺贝尔奖获得者大会（化学）青年科学家。

  课题组主页：https://aie-zju.cn/ 、https://person.zju.edu.cn/zhangjianyu