综述：有机镧系发光光响应材料的设计、分类及应用
《Coordination Chemistry Reviews》：Design, classification, and applications of organic, luminescent lanthanide-based photoresponsive materials: A review
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时间：2025年05月09日
来源：Coordination Chemistry Reviews 20.3
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本文综述了有机镧系发光光响应材料，介绍其独特光学性质，如长激发态寿命、大斯托克斯位移和高量子效率。基于不同光致变色机制对材料分类，探讨设计策略、能量转移机制及在信息存储、防伪、生物医学等领域的应用，还分析挑战与展望。
引言
有机 / 无机刺激响应性发光材料能对外界多种刺激（如 pH、光、温度、机械力等）做出响应，调节发射颜色或强度，在信息加密、生物传感、可重写光信息存储等领域前景广阔。有机光响应发光材料因有机体系的设计灵活性、化学可调性和兼容性，以及光响应的优势脱颖而出。将光致变色开关单元与发光中心整合是制备这类材料的关键策略，镧系离子（如 Eu3+、Tb3+、Yb3+ ）作为理想发光中心，与光致变色单元结合，为实现可控光调制开辟新途径。此外，利用镧系离子或其配体的光化学诱导氧化还原反应也能实现光响应行为，且金属 - 有机框架、氢键有机框架等材料的发展为镧系光响应材料设计提供了新平台。但目前缺乏对有机镧系光响应材料的系统综述，本文旨在填补这一空白。
镧系离子的发光机制
三价镧系离子因其独特的 4f 电子构型，在光学材料中展现出巨大应用潜力。其光致发光特性主要源于 4f - 4f 电子跃迁，由于 4f 轨道被外层 5s25p6电子云屏蔽，受外界环境影响小，因此发射带窄、色纯度高。
镧系 - 螺吡喃光响应材料
螺吡喃及其衍生物对多种刺激（如不同溶剂、金属离子、光、pH、温度波动和机械力）具有响应性。在本文中，主要关注螺吡喃的光响应行为及其在镧系杂化材料中的应用。螺吡喃是典型的光致变色分子，具有可逆的结构变化。
信息存储和防伪
随着全球经济快速发展，假冒伪劣产品在制药、食品和电子等行业泛滥，严重阻碍品牌发展、破坏经济稳定。为此人们开发了多种防伪策略，光响应荧光材料因非侵入性、光学检测方便等优势备受关注。
总结与展望
本综述系统总结了含有不同光致变色单元（二芳基乙烯、螺吡喃、偶氮苯和蒽）的有机镧系发光材料的设计策略、能量转移机制及其在信息存储、防伪、生物成像和光控药物释放等方面的应用。通过精确调控镧系离子的发光特性和光敏单元的光异构化行为，这些材料展现出独特性能。但目前该领域仍面临挑战，未来研究可从优化材料设计、深入探究光物理过程、拓展应用领域等方向展开，有望推动该领域进一步发展。
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