近日，吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室/综合极端条件高压科学中心邹勃教授团队杨新一教授课题组与吉林大学中日联谊医院张涛副教授等人合作，在全可见光谱压致变色领域取得重要突破。通过主客体策略抑制高压下芳香稠环客体的结构无序，实现了主客体卤键有机框架（XOF）材料XOF@AD从深蓝色到红色的全可见光谱压致变色。相关成果以“Host-guest strategy for full-visible-spectrum piezochromism in halogen-bonded organic frameworks”为题发表在《Nature Communications》上。

全可见光谱压致变色对于先进防伪与信息存储应用至关重要，但实现这一目标仍然面临巨大挑战。在压致变色材料中，多环芳烃（PAHs）由于具有固有的π–π堆积结构被视为一类极具潜力的材料。尽管如此，压强诱导的无序结构通常会引发能量耗散，导致其高压下的光致发光淬灭，严重限制其压致变色性能。因此，如何在单一材料中实现荧光波长移动超过190 nm的全可见光谱压致变色一直是该领域的研究重点。此前，杨新一教授课题组利用压强处理工程成功实现MOFs材料的单色荧光增强（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210836）、压强诱导MOFs材料蓝色/多色发光并截获（Adv. Mater. 2023, 35, 2211729; Adv. Mater. 2024, 36, 2403281）、压强诱导有机分子材料多色发光并截获（Nat. Commun. 2025, 16, 8780）、压强诱导MOFs材料多色可调荧光/磷光发射并截获（Nat. Commun. 2025, 16, 696; Nat. Commun. 2025, 16, 4166）、压强处理工程实现有机分子材料荧光/磷光混合型白光发射（Nat. Commun. 2024, 15, 7778）。基于前期对有机及框架材料光物理过程的有效调控，杨新一教授课题组提出，利用刚性框架的主-客体策略解决PAHs固有的压强诱导结构无序难题的新思路。通过维持高压下主体框架材料的刚性，可有效保护客体分子免受无序结构的影响，提升材料在高压下的稳定性与发光性能。

在本工作中，杨新一教授课题组选择主客体材料XOF@AD为研究对象。通过将吖啶（AD）分子作为客体封装在刚性的XOF中，实现了237 nm的全可见光谱压致变色。该材料在高压下展现出从深蓝色（2.81 eV）到红色（1.83 eV）的显著荧光红移，其性能优于此前报道的可见光谱范围内压致变色材料。结合原位高压光谱表征与密度泛函理论计算分析表明，XOF中增强的π–hole···π相互作用通过降低其相互作用能以保持XOF在高压下的结构刚性。这有效抑制了AD客体在高压下的结构无序，同时保持其固有的π–π堆积构型。高压下AD客体之间增强的π–π堆积相互作用使带隙不断减小，进而实现全可见光谱压致变色。该研究首次揭示了基于主客体策略的3D-XOF材料可以作为一种优秀的平台，不仅可以实现具有全可见光谱特性的压致变色性能，也为可见光区的高灵敏度压强传感应用提供了广阔前景。

图1：实现全可见光谱压致变色的主客体策略示意图。

图2：XOF@AD的晶体结构及其在压缩过程中的光学行为。

本文第一作者为吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室2025级博士研究生杨滨豪，本文通讯作者为吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室/综合极端条件高压科学中心王艺璇副研究员、杨新一教授、邹勃教授和吉林大学中日联谊医院张涛副教授。该工作得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目和吉林省卫生科研人才专项的资助，同时也得到了上海光源同步辐射BL15U1线站和国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置B1和B2线站的大力支持。

文章全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-68381-9