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压致变色(PCL)是指在外力刺激下材料的光学性质(荧光强度及颜色等)发生可逆变化的现象。由于具有力刺激响应的压致变色材料实现了固体荧光颜色或荧光强度的动态调控,该领域正在成为光电功能材料领域新的研究焦点。人们逐渐意识到有机固体发光材料的发光性能与材料中分子聚集态结构存在着重要的联系。目前,借助外界力刺激来调控材料荧光的方式主要有两种:一是改变分子的化学结构,这需要通过化学反应来实现,如开环/闭环的转变和顺反异构体的转变等,但存在反应不完全、反应条件苛刻、材料的选择范围窄、且可逆性差等缺点;另一种是通过外力刺激改变有机荧光材料的分子聚集模式实现物理性质(荧光颜色、发光强度)的调节,刺激后的材料在加热或溶剂(蒸气)的作用下可恢复到初始颜色。目前人们多通过第二种方法来调控荧光颜色和发光强度。由于改变堆积模式只需通过改变分子间的弱相互作用,这比断裂化学键要容易得多,且分子结构不会被破坏,可以实现循环利用。因此,该类材料在压力传感器、防伪、荧光探针、信息显示和存储等领域都具有潜在的应用价值。研究分子的聚集态结构和光学性能的关系,制备荧光可调控的材料是具有实际意义和挑战性的课题。首先,设计、合成3-芳基-2-氰基丙烯酰胺类有机发光小分子o-MPCPA,m-MPCPA和p-MPCPA,三个同分异构体中,o-MPCPA没有压致变色现象,而m-MPCPA和p-MPCPA具有明显的压致变色现象。同分异构体中o-MPCPA,m-MPCPA和p-MPCPA,经过研磨后,m-MPCPA和p-MPCPA的荧光量子效率降低,荧光最大发射峰发生一定程度的红移,热处理或蒸汽处理可以可逆恢复,但是o-MPCPA不同于m-MPCPA和p-MPCPA。经过XRD测试数据显示,三个物质却都发生了从晶态到无定形态的相转变。这是一个极反常的现象。单晶解析、荧光寿命等数据表明了o-MPCPA有着不同于m-MPCPA和p-MPCPA的分子堆积方式,它采取了一种特殊的反平行堆积模式,在被研磨之后,分子堆积虽然紧密,但不能产生强烈的分子间作用力(π-π),所以并没有压致变色的现象。而m-MPCPA和p-MPCPA在被研磨之后分子间产生了强烈的π-π作用力,导致了红移的发生,从而产生了压致变色的现象。在此基础上,合成3-芳基-2-氰基丙烯酰胺类有机发光小分子3,4-MPCPA,通过力刺激和酸刺激,发现3,4-MPCPA具有压致变色和酸致变色性能。在外界力刺激下,3,4-MPCPA的荧光量子效率降低,且荧光最大发射峰发生20 nm的红移,经过加热或蒸汽处理后可以可逆恢复。通过XRD测试,发现3,4-MPCPA研磨前后发生了从有序的晶态结构到无序的无定形态的转变。我们猜想研磨后的分子由于分子的紧密堆积,导致了分子间产生了强烈的π-π作用力,从而发生力荧光量子效率降低和最大发射峰红移,而且荧光寿命的数据也验证了这一猜想。在酸刺激下,3,4-MPCPA的荧光量子效率降低,且荧光最大发射峰发生33 nm的红移,经过DMF处理后可以可逆恢复。经过XRD测试发现,质子化前后3,4-MPCPA发生了从一种有序的晶态结构到另一种有序的晶态的转变。通过红外测试、分子轨道理论的计算,我们认为荧光最大发射峰发生红移是因为3,4-MPCPA质子化后导致了LUMO轨道的电子云发生了离域,引起了能带带隙减小。最后,针对有机小分子o-MPCPA,并分别通过乙醇溶液和乙醇/正己烷混合溶液经过缓慢挥发法获得晶体MPCPA-B和MPCPA-G,且荧光量子效率晶体MPCPA-B(ΦF=24%)强于晶体MPCPA-G(ΦF=15%)。对晶体MPCPA-B和MPCPA-G SEM测试,表明MPCPA-B和MPCPA-G是不同的晶型,分别为棒状和片状晶体,XRD测试结果表明两种晶态没有采取相同的堆积模式。通过单晶解析发现两种不同荧光的单晶是由于分子间的距离和分子间相互作用力的大小不同引起的。在乙醇/正己烷混合溶液中获得的晶体MPCPA-G,经过研磨后样品荧光量子效率提高到23%,且最大发射峰发生蓝移,与晶体MPCPA-B最大发射峰一致。研磨后的样品经过加热和蒸汽处理之后并不能恢复到初始状态。这一反常现象有待进一步证明。