近日，我院化学系研究生石博文以第一作者在纳米材料领域知名期刊《Small》（IF=13）上发表题为“A Universal Strategy for Reversible and Spatiotemporal Electrofluorochromism of Eu3+ Metallogels Driven by Cooperative Chemical Reactions with Biomimetic Information “Memorizing-forgetting” Behavior”的学术论文，通讯作者为我院李亚娟教授和余旭东教授。
当前，记忆材料的解密过程仍高度依赖外源性刺激输入（如光/热/化学刺激），这与生物神经系统中内源驱动的动态信息处理范式存在本质差异。人脑记忆的独特优势在于其非平衡态动力学特征，通过自发熵调控实现信息的动态重组，且无需依赖物质交换即可完成记忆痕迹的自主消退。因此，设计出基于非平衡过程且显示信息遗忘功能的记忆材料，仍然是一项挑战。
针对这一技术瓶颈，我院余旭东教授团队创新性提出基于电驱动的化学反应-配位模式转化协同驱动的动态凝胶界面构筑策略，设计了具有普适性的荧光可时空调控的Eu3+基水凝胶体系，利用其可逆的电致荧光变色特性成功实现了信息“记忆-遗忘”功能的智能可逆调控。在外加电场作用下，电解水效应导致的局部pH值升高引发了分子内酮-烯醇互变异构和吡啶-羧酸之间的氢键破坏，进而诱导Eu3+的配位环境重构，产生蓝光到红光的变化。撤去外加电场作用后，聚丙烯酸分子梯度驱动的自主质子迁移引发了体系pH值弛豫致使Eu3+配位环境回到原始态，进而导致红色荧光消失。这种非平衡态动力学过程使得信息可多次重复写入和擦除，最终建立了“电场刺激-化学响应-结构重构-信号输出-阅后自擦除”五位一体的信息记忆-擦除过程。
该策略展现出优异的体系普适性，可拓展至含聚丙烯酸类聚合物与多吡啶基配体的复合凝胶体系，且其信息“记忆-遗忘”时间可通过聚合物种类、吡啶种类、施加电压及各元素比例等多角度调控。基于此，研究团队构建了多层、多级信息加密体系，从一维荧光编码、到二维图案化加密、再到三维立体信息存储，直至基于可编程水凝胶薄膜的多重信息耦合加密系统。通过精准调控吡啶配体与聚合物网络交联密度，成功实现了信息保留时间的连续梯度编程和逐级时空精准解密。这种基于化学-物理协同响应的动态、自发、精确的信息解密-擦除机制，不仅实现了信息存储维度和容量的范式突破，更为可编程解密系统与可控自毁型加密材料的设计建立了理论模型。
该研究得到了国家自然科学基金面上项目、河北省自然科学基金项目、河北省概念验证项目、京津冀基础研究专项等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202501058
