光学防伪是光物理研究的重要领域之一。基于单分子体系进行光学防伪材料的研发，能够减少生产成本并简化生产流程。为了开发新的防伪材料和防伪技术，将单分子体系中的溶剂化效应与光致变色结合起来是一种有效的策略。由于对环境十分敏感，分子的激发态质子转移过程可以通过溶剂化效应被人为地控制发生在分子内（ESIPT）或分子间（ESPT），这会导致该分子体系展现出完全不同的发光特性。
该研究应用飞秒瞬态吸收光谱技术，结合含时密度泛函理论方法，深入研究了1-hydroxypyrene-2-carbaldehyde（HP）分子在乙腈（ACN）与二甲基亚砜（DMSO）溶剂中的光物理、光化学过程动力学机制。在ACN中，证明了HP分子在S1态会经历ESIPT过程并发现了HP分子的荧光猝灭机制。与之不同，HP分子在DMSO溶剂中有明显的荧光现象。溶质与溶剂的相互作用破坏了HP分子的分子内氢键，抑制了HP分子发生ESIPT过程的可能。在辐射荧光之前，HP分子先后经历了时间尺度196 fs的去质子化过程（ESPT）和时间尺度为27 ps的碳碳单键转动过程。碳碳单键转动过程产生的原因来自于羰基氧与羟基氧的相互排斥作用，而该排斥作用是由分子被激发后电荷再分布造成的。综上，HP分子在上述溶剂中完全不同的荧光现象取决于分子内氢键的存在与否，导致了完全不同的光化学机制。基于上述机制，应用HP与ACN制成了PMMA薄膜，并使用DMSO溶剂成功进行了防伪书写。
研究成果实现了基于激发态质子转移过程的单分子光学防伪新途径，被认为提供了很多新颖的结论并通过实验与理论相结合的方法揭示了其中光物理、光化学机制。成果以“Optical anti-counterfeiting of a single molecule by two solvents based on intra- and intermocular excited state proton transfer mechanisms”为题发表在《Dyes and Pigments》杂志上。论文的共同通讯作者是石英教授、张晓安教授、丁大军教授，共同第一作者是尹航讲师、张宇模副教授。
论文全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014372081831283X?via%3Dihub
