在荧光功能材料领域，如何从原子尺度精准调控激发态行为，并进一步构建具有环境适应能力的智能光学响应体系，是当前光功能材料研究的重要科学前沿。传统调控策略主要依赖于π共轭扩展或给受体结构设计，而对于σ轨道参与激发态调控的研究仍十分有限。近年来，永利集团闫冰教授团队围绕共价有机框架（COFs）激发态调控与智能光学传感开展了系统研究，取得了较好的进展，先后在Angew. Chem.、ACS Nano、Adv. Funt. Mater.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. J.、Anal. Chem.、ACS Sus. Chem. Eng.、ACS Appl. Mater. Interface、Inorg. Chem. Front.、Inorg. Chem.、J. Hard. Mater.等国际重要期刊发表相关研究论文30余篇。基于前期系统性工作，近期，团队进一步提出一种基于 σ–p超共轭（σ–p Hyperconjugation） 的全新激发态调控策略，实现了共价有机框架发光性能和界面电子行为的精准调控，用于情绪激素的检测，相关成果发表于Advanced Materials。

研究团队以共价有机框架（COFs）为研究对象，通过在框架中引入甲氧基（–OMe）基团，首次利用σ(C–H)轨道与氧原子p轨道之间的超共轭作用，实现了激发态电子云分布的重构。该策略显著增强了材料的辐射跃迁效率，使荧光量子产率提升达167倍，并建立起一种从原子尺度调控激发态行为的新方法。

进一步地，研究团队将超共轭增强后的COF与Eu@UiO-66-(COOH)₂金属有机框架构筑成核壳异质结构，实现了界面电荷转移方向和强度的可编程调控。理论计算与光谱实验表明，σ–p超共轭不仅增强了激发态电子离域程度，而且能够通过界面耦合调控异质结中的激子迁移行为，形成级联式激发—发光耦合过程。

基于构建的异质界面，研究团队实现了对睾酮（Testosterone）、氢化可的松（Hydrocortisone）、多巴胺（Dopamine）和肾上腺素（Adrenaline）四种重要生物标志物的高选择性识别。这些分子不仅参与机体代谢调节，更与情绪变化、压力响应、神经活动以及心理健康状态密切相关，其精准检测对于疾病预警、健康评估和个体化医疗具有重要意义。尤其是在现代社会长期压力和情绪障碍日益受到关注的背景下，开发能够快速、可视化识别相关激素的智能传感技术具有重要应用价值。

研究发现，不同分子会以不同方式扰动COF–MOF异质界面的电荷转移过程，从而诱导截然不同的发光颜色变化和荧光响应模式。结合主成分分析（PCA）和机器学习图像识别技术，构建了可实现快速判别与定量分析的智能传感体系。

为推动实际应用，研究团队进一步将异质结构集成到柔性静电纺丝膜中，制备出兼具柔性、抗菌性和机器学习可读性的智能光学器件。该器件不仅能够实现快速可视化检测，还兼具固相微萃取和智能识别功能，为下一代可穿戴光学传感器的发展提供了新的技术路线。

闫冰教授为论文的独立通讯作者，我院2024级博士研究生刘寅胜为论文的第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金项目的支持。

论文连接：https://doi.org/10.1002/anie.202511274