近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部微纳光功能材料团队高振华教授课题组在响应型微纳光子材料领域取得系列重要进展，先后在国际TOP期刊《Advanced Functional Materials》（影响因子19.0）和《ACS Nano》（影响因子16.0）上在线发表了题为“Dynamic Upconversion Luminescence via Lattice Strain Engineering in Lanthanide-Based Metal-Organic Frameworks”和“Spatiotemporal Control of Photoisomerization Dynamics via Domino Barriers for Programmatically Responsive Heterostructures”的最新研究成果。成果聚焦光子信号动态调控这一核心问题，实现了光子材料发光响应调控与加密信息输出，为构建可编程、高安全等级的光子加密系统提供了理论依据与材料基础。材料学部研究生徐玉宇、王凯分别为论文的第一作者，高振华教授为独立通讯作者，齐鲁工业大学（山东省科学院）为文章唯一通讯单位。

研究团队首先以镧系金属有机框架材料（Ln-MOFs）为载体，提出晶格畸变工程策略，通过控制晶体内部应力状态，实现了上转换发光行为的精准调控。利用结晶动力学诱导有机配体形成高能构象被捕获在框架结构中，在晶格中引入可控的拉伸应变。该应变不仅增强了敏化剂到发光中心的能量转移效率（ET），还显著抑制了非辐射衰减，从结构机制上实现了高效的上转换发光。进一步地，研究人员创新性地将负热膨胀效应引入热响应调控机制。当系统受到热刺激时，MOFs晶体内部微观结构发生可逆变形，晶格畸变状态相应调节，最终实现了发光强度的热响应切换行为。研究以此构建了一种“热+光”双重激活的信息加密图案，实现了从隐藏图案“88”到真实图案“36”的加密解码转换，展示出其在多级防伪与逻辑控制型加密器件中的应用潜力（图1）。

图1. 基于晶格畸变工程实现对MOFs中上转换发光的动态调控及信息加密应用

在实现晶体层级的发光调控突破后，研究团队进一步深入探索了分子层级上的响应调控机制。提出了光触发多米诺效应的光异构化机制，通过有机合金策略定点引入多米诺障碍分子，从而精确调控了光异构化过程的反应速率及其转化路径。在此基础上，构建了类多米诺骨牌效应的不同维度的微纳异质结构，成功地实现了在微纳米尺度下对光异构化反应的时空控制，在构建高端光子元件具有非常重要的意义。

图2. 基于类多米诺效应的光异构化机制实现对微纳异质结构的时空控制

基于此，研究构建出包括一维（1D）、二维（2D）与环形等异质结构图案，并在环形结构中引入回音壁模式（WGM）谐振调控，实现了图案发光与光谱输出的双重信息编码。紫外激发条件下，系统可实现区域可控的异构化激活，完成图案的加密解码显示，表现出优异的信息安全性与视觉识别性（图2）。对于深入理解微纳晶态中有机光异构化过程以及构建特定功能的微纳光子学器件具有重要的指导意义。

本系列研究从晶体尺度的晶格畸变调控出发，延伸至分子尺度的光致异构反应前沿控制，建立了跨尺度、多机制联动的结构和功能协同调控体系。通过应力诱导、构象阻断、光热双激发等策略，实现了响应型发光材料在发光调控、信息加密、条形码构建、智能识别系统等方面的可集成化功能输出，开拓了材料结构设计与光子应用融合的新路径。两项研究均得到了国家自然科学基金、泰山学者项目、山东省自然科学优秀青年基金及齐鲁工业大学（山东省科学院）青年卓越人才项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202513640

                   https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12005