請問有哪些可逆變色分子，請說說其合成方法及變色機理。有什麼材料可以具體應用在物體上（顏料、油墨）?

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比如濕敏油墨。還有熒光素之類的。

常見的分子變色機理有很多，每種都包含很多例子。分類方法也比較複雜，而且往往一類中可逆不可逆都有。而且，很多時候同一個分子會有很多不同的變色方式，有些也很難完全的歸入一個類。這裡我就大概說一些常見的變色方式。

1，thermochromism，熱致變色

顧名思義，就是溫度變化導致的顏色變化。

最簡明的一種thermochromism方式是通過temperature dependent spin crossover完成的。比如某些八面體配位的Fe2+，如果有合適的ligand field splitting energy, 其high spin的狀態和low spin 的狀態的能量相差不太大，那麼就可能由於entropy effect ，在不同溫度下呈現不同的自旋。自旋的變化進一步影響ligand field splitting energy, 就可能導致顏色變化。這一過程宏觀上看就是一個thermochromism的過程，且可逆。典型的，比如Fe(trz)3, 室溫白色，低溫紫紅色。[1]

合成非常簡單，亞鐵鹽+triazole攪一攪就好了。旋干溶劑（EtOH）得到的固體就可以直接拿來觀測thermochromism

其他的thermochromism的機理也很多。比如說有些時候加熱導致的分子結構的變化或者聚集模式的變化。比如某些類似於蝴蝶翅膀的材料，在溫度變化的時候會使得structure color 發生變化。再比如某些自身有兩種狀態的分子，在加熱狀態下就可以越過energy barrier進入到另一種狀態，在兩種狀態顏色不同時即可發生thermochromism。這一過程通常是不可逆的，但是有時候可以和其他方式coupling已達到可逆。

2，photochromism，光致變色

顧名思義，就是光照導致的顏色變化

最簡單的，偶氮苯在紫外燈照射下可以有thermodynamisms favored structure，即trans structure，轉化為cis structure。trans和cis的顏色有一些差別，可以通過TLC拆分並觀察。這一過程本身不可逆，但是cis可以在加熱的條件下發生thermochromism回到trans，連在一起就可逆了。

還有一類有趣的photochromism化合物，也是和spin crossover有關。依舊是suitable ligand field splitting energy， octahedral配位模式，合適的high spin - low spin energy difference
energy barrier，有些化合物會呈現photo induced spin crossover，而且從high spin 到 low spin需要的excitation wavelength 是不同的。如果恰好high spin 和low spin的顏色不同，最後就會呈現「用A光照射後呈C色，用B光照射後呈D色」的現象。[2,3]

當然也有比較複雜的，由photo induced reaction帶來的結構變化。結構變化往往伴隨著HOMO-LUMO的變化，有時會帶來顏色的變化。來一個Prof. Yam Vivian 的工作

photo induced coupling reaction，這裡可以顯著改變energy structure，導致分子的發射光譜出現了從黃到紅的變化。配體的合成也很簡單，一步反應：

需要注意羰基化合物往往毒性較大，需要謹慎使用。[4]

3，aggregation induced color change，聚集導致的顏色變化。

這個比較複雜。對於有些分子，在良性溶劑中是良好分散的。但是隨著不良溶劑的量增加，分散程度降低，聚集程度升高，就會導致分子之間相互擠壓，使得分子的形貌發生一定程度的變化，有時候還會有π-π interaction或者d-d interaction（比如一些四邊形的Pd配合物），使得分子軌道產生了較大變化，從而導致了顏色變化。Prof. Tang BZ在這方面做了很多工作[5]，還有一些優秀的關於配合物的工作來自Prof. Yam Vivian，如下所示。[6]

aggregation induced emission確實有很多可以玩的。這東西天生帶有supramolecule的性質，腦洞有多大可以玩的東西就有多多。

比如做成這樣一個分子

就會有這樣的效果，表觀的thermochromism

合成的話，比較麻煩，不再贅述，想做看ref

4，chemochromism，化學變色

這個其實是最簡單的。所有luminascence chemosensor，都是和analyte結合之後發生了chemochromism，且伴隨著emission的改變，才能report出這裡有沒有analyte。這個東西我自己就做過一些（最簡單的），可恥的自引一下[7]~題主說得熒光素，其實就有很多衍生物是有chemochromism的。熒光素本身也是鹼性開環呈黃綠色，發綠光，酸性無色的。

這類分子的合成往往比較簡單，當然也有一些困難的比如說前段時間有人做的Si-Rhodamine。不過不得不說Si的引入使得rhodamine一下子有了大概100 nm 的redshift，emission直接跑到了near-infrared，而且這個東西stocks shift 也達到了90nm，比傳統rhodamine的30nm大好多。這使得幾乎已經死去的rhodamine研究又充滿了半死不活的感覺。三年前的SiR，隨便修飾下測一個analyte然後打到小鼠肚子里照個相，一篇jacs就有了。就是合成比較麻煩，要用Phenyl lithium[8]

普通rhodamine 和 flouroscein合成灰常灰常簡單

看上面畫的有個cat.，其實根本不用什麼鬼的cat.。甲苯里用稀硫酸也可以，直接用濃硫酸也可以。rhodamine修飾也很簡單，因為可以醯氯化，接個什麼東西的腦洞一般都可以被滿足。在spirolactam上面做的各種修飾，就可以使得rhodamine對不同的analyte有不同的sensitivity和selectivity，每一個都是chemochromism，不詳述了（詳述完了我就可以發chemical review了）

未完待續

1, J. AM. CHEM. SOC. 2003, 125, 8405-8407

2, Dalton Trans. (12): 2062–2079.

3, Chemical Physics Letters Volume 105,
Issue 1, Pages 1-4

4, J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 12734-12735

5, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5361.

6, Angew. Chem. Int. Ed. 2006 , 45, 6169 –6173

7, Inorg. Chem. 2013, 52, 13432?13441

8, Chem. Commun., 2008, 1780–1782

各種酸鹼指示劑啊，……

單說光致變色的：螺吡喃，偶氮苯，二芳烯。螺吡喃紫外光照開環，可見光照關環，開環是兩性離子，偶極矩較大，可以與金屬離子配位；偶氮苯平時反式穩定，紫外光照變成順式，聚合物有光形變特性和表面起伏光柵特性；二芳烯開環狀態是穩定的，適合雙穩態要求的環境，電導率會發生變。

看了一樓的答案補充一下力致變色Mechanochromic

力致發光變色材料(又稱壓致發光變色材料)是指在外力(如壓力、剪切力、拉伸力等)作用下其發光顏色發生明顯改變的一類智能材料。並可以通過一些手段（如加熱、重結晶）恢復最初的顏色。研磨後，通常變為亞穩態一個典型的壓致變色有機化合物是：二苯乙烯基蒽。在這裡，壓致變色意味著在外力作用下改變了樣品的顏色，而不是樣品發射光的顏色。

另一方面，當合適的外力作用時，力致變色材料可以改變其發射顏色（光譜）。作為「智能」材料，其具體的對外界作用力做出響應的性質，使得在其在應力感測器、商標防偽、記憶晶元、數據存儲、光學刻錄等領域具有非常重要的潛在應用。

化合物14 的結構及其壓致發光變色現象照片（PS本來想發自己做的晶體的照片，但是考慮到文章還沒發出來還是算了）

PS:合成方法，具體的化合物有不同的合成方法，查文獻之~

PPS：關於機理，不同類型的力致變色化合物機理不同，等我文章發了還有機會回來答T_T

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參考文獻

1.
彭邦銀, 許適當, 池振國,等. 壓致變色聚集誘導發光材料[J]. 化學進展, 2013, 43(11):1090-1104.

2.
Mechanochromic Fluorescent Materials: Phenomena,
Materials and Applications[M]. Royal Society of Chemistry, 2014.

3.
Benito Q, Goff X F L, Nocton G, et al. Geometry
Flexibility of Copper Iodide Clusters: Variability in Luminescence
Thermochromism.[J]. Inorganic Chemistry, 2015, 54(9).

4. Zhang X, Chi Z, Zhang J, Li H, Xu B, Li X, Liu S, Zhang Y, Xu J. Piezofluorochromic properties and mechanism of an aggregation-induced

emission enhancement compound containing N-hexyl-phenothiazine and anthracene moieties. J Phys Chem B, 2011, 115: 7606–7611

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酸鹼指示劑

熱敏變色的機理主要分2類：

1/ 開環變色這類的染料主要是螺吡喃類

2/ 得失電子變色這類的染料主要是熒烷類

但無論哪種熱敏變色，都離不開染料，顯色劑，溶劑這三種成分。

光致變色，熱敏變色，壓敏變色，哇，一樓是寫綜述嘛，好厲害哦