这项研究由Yu Wang、Huang Wu等学者主导，J. Fraser Stoddart教授担任通讯作者，成果发表于《自然・通讯》（Nature Communications），论文题为“Two-photon excited deep-red and near-infrared emissive organic co-crystals”（双光子激发深红光与近红外发光有机共晶）。研究首次将共结晶策略与双光子光学特性结合，为多功能光学材料的设计提供了全新思路。

重要发现
01共晶材料的可控合成与结构表征 
研究团队通过调节溶剂类型（如THF、CH₂Cl₂）和供体-受体摩尔比（1:2或1:1），选择性制备了两种形貌迥异的共晶：

CNC-T（三角形共晶）：在THF中通过甲醇蒸气扩散，以1:2比例形成，晶体呈等腰三角形，分子间通过[π・・・π]和[C−H・・・O]氢键作用形成一维柱状超结构，再堆叠成二维层状排列。

CNC-Q（四边形共晶）：在CH₂Cl₂中通过乙醚蒸气扩散，以1:1比例形成，呈四边形，分子间形成更紧密的供体-受体[π・・・π]重叠，一维柱状结构通过COR分子间的[π・・・π]作用连接成二维层，最终形成三维有序阵列。

单晶X射线衍射（XRD）和粉末XRD分析显示，两种共晶的晶体结构差异源于供体-受体比例导致的分子堆积方式变化。CNC-Q因供体比例更高，分子间电荷转移（CT）作用更强，成为性能优化的关键。

CNC-T：深红光发射，峰值638nm，较COR红移132nm。
CNC-Q：深红光+近红外发射，峰值668nm，红移162nm，首次在共晶材料中实现双光子激发近红外发光。

光谱分析表明，共晶的吸收带展宽且红移（CNC-T至596nm，CNC-Q至617nm），源于分子间电荷转移导致的电子离域增强。固态光致发光量子产率（PLQY）显示，CNC-Q（2.2%）较CNC-T（0.9%）更高，印证了结构优化对发光效率的提升。

激发波长红移至NIR-II区：理论计算显示，共晶在1000-1300nm区域出现新的TPA吸收带（CNC-T峰值1290nm，CNC-Q峰值1177nm），突破了传统有机材料的TPA波长限制。

激光功率依赖性实验表明，共晶的发光强度与功率平方呈线性关系，证实其双光子激发机制。

创新与亮点
01突破传统材料设计瓶颈
传统近红外发光材料依赖共轭链延长或金属掺杂，存在合成复杂、毒性较高等问题。本研究通过非共价共结晶策略，无需复杂化学修饰，仅通过分子间电荷转移作用即可实现光学性能调控，为低成本、模块化合成提供了新路径。

总结与展望
这项研究以超分子共结晶为核心，构建了双光子激发近红外发光的新型有机材料体系，验证了非共价相互作用在光学性能调控中的关键作用。共结晶策略的优势在于可通过“分子乐高”式组合快速筛选高性能材料，避免复杂合成步骤，同时保留各组分的固有特性并激发协同效应。

当前挑战在于进一步提升共晶的发光效率（如通过晶体工程减少非辐射跃迁）和稳定性（如空气/水耐受性），以推动实际应用。未来，该策略有望扩展至其他供体-受体对（如卟啉-富勒烯体系），开发覆盖更广近红外波段（如NIR-IIb，1500-1700nm）的材料，并探索其在活体成像、肿瘤光热治疗等生物医学场景中的应用潜力。随着超分子化学与光学工程的交叉融合，这类“智能响应型”共晶材料或将开启光学诊疗一体化的新范式。

DOI:10.1038/s41467-020-18431-7.