力致变色或荧光变色是一类对外界力刺激响应改变荧光颜色的新型智能材料,在传感器、记忆芯片或安全油墨等领域有着广泛的应用前景。与传统的化学结构修饰相比,在实现对固态发光的动态控制及可逆转换上,改变物理结构比化学结构更容易实现。2007年,Araki等首次报道具有力致荧光变色性质的芘衍生物,在力作用下,表现出蓝色荧光向绿色的转变,热处理可以恢复初始颜色。然而,与化学、PH和电压刺激响应荧光材料的深度研究相比,力致变色材料的研究尚处于探索阶段,材料种类还很有限,并且,在分子水平上的深度理论和潜在的研究机理一直期望建立。因此,研究分子的聚集态结构和光学性能的关系,制备刺激响应型荧光可调的材料十分具有实际意义和挑战性。本论文设计、合成了基于二苯乙烯腈结构的有机固态发光小分子,着重研究外界环境因素(力,溶剂,温度)、分子聚集态结构及光物理性质之间的关联。首先,设计并合成了一种新型二苯乙烯腈衍生物发光小分子PH-CN。通过紫外-可见光谱和荧光光谱表征了其在溶液中和固态薄膜下的光学性质,该物质在薄膜状态下的发射峰位于497 nm,属于一种绿色发光材料。通过差示扫描量热法和循环伏安法研究其热稳定性和电化学性能,测得PH-CN的玻璃化转变温度为213℃,具有较好的热稳定性。计算出最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的能级分别为-5.7 eV和-3.5 eV。在此基础上制备了基于PH-CN掺杂薄膜的多层发光器件ITO/PEDOT:PSS(40 nm)/NPB(30 nm)/CBP:5%PH-CN(20 nm)/TPBI(40 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm),其外量子效率达到了 1.02%,色坐标为(0.20,0.40)。结果表明,基于PH-CN的电致发光器件在显示器方面具有潜在的应用价值。其次,设计并合成了具三苯胺-二苯乙烯腈D-A结构的化合物DiCF3。DiCF3表现出聚集诱导发光性质,对其重结晶粉末进行研磨后发现,其荧光颜色从黄色变为橙红色,表明该化合物具有力致荧光变色性质。X-射线衍射(XRD)测试显示,这种现象是由于机械研磨改变了 DiCF3聚集态下的分子堆积结构。研磨后的样品暴露在溶剂蒸气下荧光颜色恢复初始的黄色,展现出可逆变色性质。最后,设计并合成了具三苯胺-二苯乙烯腈D-A结构的化合物pCN-TPA。该化合物在机械研磨或高压作用下展现出四种荧光颜色的转变,发射光谱的最大红移达到了 121 nm。并且不同研磨状态的化合物均表现出较高的荧光量子效率,初始状态物质的荧光量子效率为46%,在完全研磨后,荧光量子效率降至32%。测试结果表明这种颜色转变是因为研磨过程改变了分子的堆积结构,由初始的结晶态向无定形态转变,同时伴随着分子激发态在LE和CT态之间的渐变。pCN-TPA在研磨中表现出一种HLCT态的性质,使得其同时表现出发射光谱的大范围红移及高的荧光量子效率,这为设计新型多色、高发光效率的力致变色小分子提供了一种新的思路。