非共軛聚合物通常不發光，因為它們的能隙很寬、對光的吸收也很弱。不過，如果能讓這些非共軛（生物）聚合物發出可調控的光、并具備動態響應能力，它們就能在疾病診斷、信息保護等領域大顯身手。傳統做法往往需要嚴苛的反應條件，還會產生副產物，甚至破壞原有聚合物的結構。在這項工作中，黃偉國課題組提出了一種“點亮”非發光聚合物的新策略。研究者搭建了一個“超分子多米諾模型”，由一個熒光團（多米諾的“觸發器”）和多條不發光的聚合物鏈（“多米諾骨牌”）隨機組成。聚合物鏈上未飽和側基之間的空間共軛，使電子能夠更高效地離域，從而縮小能隙。當在聚合物體系中加入微量熒光團后，熒光團和聚合物之間會發生電荷轉移，產生比原熒光團更強、更紅移的新發射。更有意思的是，聚合物濃度越高，這種紅移的光越明顯，就像多米諾骨牌被放大觸發一樣。此外，通過調節熒光團結構、聚合物分子量和化學結構，發射波長也能輕松調控。該策略為規模化、低成本制備熒光材料提供了一條全新的思路，并在成像、傳感和數據保護等領域展現出廣泛潛力。

  2025年11月10日，相關研究以Lighting Up the Non-conjugated Polymers in Full Color via Domino-Effect Triggered Emission為題發表在Advanced Materials上。

多米諾效應觸發發光（DTE）：讓非共軛聚合物“熠熠生輝”

  你能想象嗎？原本“死氣沉沉”的透明塑料，忽然被點亮成藍的、綠的、紅的，甚至白的。而且只用加“一點點”特殊分子，就能讓它從不發光變成“全彩發射”。這可不是魔術，而是黃偉國團隊提出的一種全新策略—多米諾效應觸發發射（Domino-effect Triggered Emission, DTE）（Figure 2）。

圖1. 傳統點亮方法與本方法在非共軛聚合物點亮方面的比較。

圖2. 多米諾效應觸發發射。（a-b）多米諾骨牌觸發器（PCZ-1）、多米諾骨牌（pPFPA）和重復單元上的紅移發射示意圖。

  在這個策略中，熒光分子就像多米諾骨牌的觸發器，而多條原本不發光的非共軛聚合物鏈則是被依次推倒的骨牌。聚合物鏈上的未飽和側基在空間中形成“隱形共軛通道”，讓電子能夠自由運動，從而縮小能隙。當在聚合物體系中加入極少量（ppm級）的熒光團時，熒光團與聚合物之間發生電荷轉移，產生比原熒光團更強、更紅移的發光。聚合物濃度越高，這種紅移信號越明顯，就像一連串骨牌被連續推倒一樣，形成明顯的信號放大效應，這與傳統多米諾效應非常相似，具體如下：

  觸發：PCZ-1熒光分子充當分子觸發器，相當于推倒第一塊骨牌。

  骨牌序列：聚合物的重復單元像精確排列的多米諾，鄰近單元間通過空間共軛。

  級聯放大：觸發后，電荷轉移依次在聚合物鏈上展開，形成電荷轉移復合物，最終放大紅移熒光信號。

  濃度效應：隨著聚合物重復單元數量增加，信號放大效應更加明顯，仿佛多米諾鏈式反應逐步推進。

  因此，該團隊將這種現象命名為多米諾效應觸發發光（DTE）。

  這種信號放大的關鍵在于：

  1.熒光團與聚合物之間的極性–π相互作用。

  2.隨后的電荷傳遞，形成級聯放大的紅移發光信號。

  相比之下，普通熒光團和非共軛聚合物混合，并不會產生這種新發光。聚合物的“環境極性”也不是主因，真正點亮材料的是這條“電荷傳遞的連鎖反應”。

  更亮眼的是，這種策略帶來了三大突破：非共軛聚合物能在溶液和固體中實現全彩發光，顏色可調，還能動態響應環境（Figure 3）；甚至只加入幾種藍光熒光團，就能調出包括“白光”在內的各種顏色，完全不需要傳統 RGB 組合（Figure 4）；發光的強度、顏色、偏振、壽命等全都能通過改變聚合物的分子量、結構或拓撲來“按需定做”；適用范圍非常廣：丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚噁唑啉等幾乎各種常見聚合物都能“被點亮”。

  這些結果還帶來了三個重要發現：

  只需加入極微量（ppm級）的熒光分子，就能讓原本不發光的聚合物亮起來，而且顏色還能隨意調；全程不需要特殊官能團，也不用經歷苛刻的化學反應，非常容易放大、加工、應用；熒光分子結構哪怕只改動一點點，聚合物的發光行為也會隨之改變。這說明這套策略非常穩健，具有優異的可控性。聚合物本身的分子量、結構組成以及拓撲，會大幅影響最終的發光特征。換句話說，發光顏色和強度不僅由熒光分子說了算，聚合物也能“調色”。

  憑借這套多米諾式的發光機制，作者成功打造出一類可編程、多功能的非共軛發光材料，它們在光學傳感、數據加密、智能膠黏劑等領域都展現出巨大潛力。也許下一次你看到一塊不起眼的塑料發出五彩光芒，它就是被“多米諾”點亮的。

圖3。熒光團和聚合物的化學結構。(a) PCZ-1、(b) PTA、(c) PCZ-DA、(d) PCZ-2、(e) PB的單晶結構。(f) PCZ-3的dft優化結構。(g)用于對照實驗的傳統熒光團，包括吖啶酮、菲和芘。(h)聚合物結構示意圖。

圖4. 熒光團在溶液、固體和聚合物基質中的基本光物理特性。(a)溶液和(b)固體中PCZ-1、PTA、PCZ-DA、PCZ-2、PCZ-3和PB的歸一化熒光發射光譜。插圖：紫外光下熒光團的熒光照片（從左至右：PCZ-1、PTA、PCZ-DA、PCZ-2、PCZ-3和PB）。(c)溶液和固體狀態下熒光團的CIE色度圖。(d) PCZ-1、(e) PTA、(f) PCZ-DA、(g) PCZ-2、(h) PCZ-3和(i) PB隨pPFPA濃度的歸一化發射變化。(j)溶液和(k)固態下與pPFPA混合的6個熒光團的最大紅移發射光譜均歸一化，并分別得到(l)對應的CIE色度圖。插圖：pPFPA濃度下紫外光下熒光團的熒光照片。

圖5. DTE魔術調色板。(a)混色原理圖。上：常規RGB顏色模型，下：新RGB顏色模型。(b)不同顏色混合的熒光光譜及其相應的視覺表示，分別包括紅、綠、藍、黃、青、紫、白。(c)本研究得到的關鍵顏色（R, G, B, Y, C, P, W）的CIE坐標。(d)基于熒光顏色變化的多輸入“與”“或”邏輯門原理圖。(e)邏輯門真值表，顯示不同輸入（A、B、C、D）對應的輸出。(f)解密序列“ABCD”、 (g) “BCDA”，以及相應的輸出。

圖6. DTE熒光團的應用。(a)光聚合前驅體的組成。(b)基于DTE的光打印示意圖。(c)光打印3D打印示意圖。(d)使用不同DTE熒光團打印的蝴蝶模型。(e)使用不同熒光團打印的數字模型。(f) 使用多個熒光團打印的蜂窩模型，實現多色熒光。(g)光粘劑成分和熒光顏色隨剛性變化。(h)光粘膠，插圖顯示光粘劑的熒光顏色變化。(i)拉伸試驗示意圖，(j)綠色熒光強度與光粘劑粘附強度的相關性。365 nm: 50.0 mW cm^-2。

  結論

  總而言之，黃偉國課題組提出了一種全新的“多米諾效應觸發發光”策略，讓原本不發光的非共軛聚合物，被輕輕一推就“亮了起來”，而且還能在溶液和固體中實現全光譜發射。這套方法以菲啶類熒光團作為“啟動鍵”，多條非共軛聚合物鏈作為一串“多米諾骨牌”。只需往聚合物里加入極微量（ppm級）的熒光團，就能激發熒光團和聚合物之間的電荷轉移，產生明顯紅移、完全不同于原熒光團本身的新發射。更有意思的是，只要把多種藍光熒光團一起引入，就能輕松調出從藍到紅甚至純白光的全色域發光，而不需要傳統 RGB 三色組合。此外，通過調控聚合物的分子量、單體結構和鏈拓撲，發光特性可以被精準調節，甚至“按需編程”。這一獨特的優勢，使得這種體系在多輸入邏輯門、3D全彩熒光打印、智能粘合劑、藝術設計、智能顯示和安全數據加密等領域都展現出極高的應用潛力。

  一句話總結：這是一種能讓“普通聚合物熠熠生輝”的發光新策略，簡單、可調、可擴展，應用前景相當亮眼。

  原文鏈接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202510125