在未来，智能材料的功能切换或许将不再只是被动服从人类意志，而是可以根据环境“自我思考、自我判断”表现为何种功能状态。

  最近，电子科技大学光电科学与工程学院王东升教授和郑永豪教授团队，在综述期刊Chemical Society Reviews发表了题为《Developing intelligent control of photoresponsive materials: from switch-type to multi-mode》的指南性综述（Tutorial Review）。第一作者为博士研究生朱高璐，通讯作者为王东升副教授与郑永豪教授。该综述系统性总结了光敏材料从传统“开关式”控制逻辑向“多模式”智能响应演化的研究进展。并且提出光敏材料能够根据光照环境进行自适应切换的观点，相比基于主动控制的多功能光响应材料更为智能。

图1 光敏材料从传统的“开关式”控制逻辑发展到“多模式”控制逻辑

一、光敏材料的基本响应类型

  作者首先回顾了“开关式”控制逻辑的光敏材料的基础原理，这些响应可通过典型的光敏分子（如azobenzene、spiropyran、diarylethene，donor–acceptor Stenhouse adduct）来实现，是构建光敏材料的核心部分。通过光诱导的分子构象变化，引发分子特征的显著变化，包括几何（大小、平面度）、共轭结构和极性（偶极矩）。因此，光敏材料的光学（变色、荧光、透射率）、电学（导电性）、化学（催化位点、亲疏水性）、机械（硬度、粘度）和形貌（弯曲、扭转、膨胀）等关键性质可以在光的控制下进行“on/off”切换，表现为“开关式”控制逻辑。

二、从“开关式”走向“多模式”控制逻辑

  在日常生活中，开关被广泛用于控制两种逻辑相反的状态之间的家用电器功能，如灯的打开和关闭。随着人类社会的发展，对设备的控制要求更加智能化和精准化：（1）智能控制，设备和设备可以在多种工作模式之间选择性切换，实现复杂的功能（如洗衣机、相机的模式转盘）；（2）为了精确控制，器件和设备的工作状态可以在两种状态（如电风扇转速、灯光亮度）之间连续调节。电气设备的智能控制一般是基于多个基本逻辑控制器的集成和编程来实现的；另一方面，精确控制是通过改变输入电流来实现的。家用电器中智能和精确控制的成功启发了光敏材料控制逻辑的发展，从“开关式”走向“多模式”控制逻辑。

  作者将当前主流的多模式控制实现路径归纳为两大类：(1)在多个（n>2）光稳态状态之间切换，也称为多稳态控制（Multi-stable control）；(2)在多个非平衡状态之间切换，也称为多阶段控制（Multi-stage control）。

图2 光敏材料的“多稳态”控制思路，分别通过分子机器与正交体系实现

图3 光敏材料的“多阶段”控制思路，分别通过P型与T型光敏分子实现

  光敏材料的光学、电学、化学、力学和形态性能可以在两种稳定状态之间以相反的关系可控地切换。在许多情况下，“开关式”光敏材料在生物医学（例如药物输送，组织工程），电子工程（例如信息存储）和化学工程（例如纳米反应器）领域中表现可靠。然而，如何进一步实现光响应材料的多模式控制仍然是一个挑战，引起了研究者的广泛关注。

三、未来的挑战

  在综述现有研究工作的基础上，作者分享了自己对于未来挑战的看法：（1）实现固体光敏材料的“多稳态”与“多阶段”控制；（2）在复杂环境中对光敏材料功能的精准控制；（3）进一步提升光刺激控制的速率与精度；（4）在长时间光照下维持材料的稳定性；（5）发展自适应光敏材料。作者认为，随着光敏材料从“开关式”控制逻辑向“多模式”控制逻辑的发展，其功能切换或许将不再只是被动服从人类意志，而是可以根据环境“自我思考、自我判断”表现为何种功能状态。

  该工作得到了国家自然科学基金项目（52203134、62375041、22375029）和四川省科技厅项目（2023ZYD0037、2024YFHZ0307、2024NSFSC0249）资助。

  原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cs/d4cs00296b

通讯作者介绍

王东升博士，电子科技大学副教授，校侨联副秘书长，德国马克思普朗克聚合物研究所Partner Project Leader，四川省“天府峨眉”计划领军人才。从2008年开始，在光敏分子、材料与器件的基础及应用研究领域开展了一系列工作，围绕给体-受体斯坦豪斯加合物开发了新颖功能性光敏材料与器件。以第一/通讯作者在Science Advances（2篇），Chemical Society Reviews， Angewandte Chemie等著名期刊发表论文50余篇；授权中国发明专利20余项；主持国家自然科学基金、装备预研教育部联合基金等项目；担任中国感光学会电致变色专业委员会委员、中国生物材料学会血液净化材料分会委员、期刊Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry编委。