机械响应发光（MRL）材料作为一种智能功能材料,可以在暴露于外部机械力如剪切、研磨或静水压力时改变其发光颜色和强度,由于其在机械传感器、存储器、芯片和安全油墨中的潜在应用而引起了广泛的关注。然而,传统的MRL材料在外部压力下通常是弱发光的,这归因于压力引起的系间穿越或内转换等非辐射跃迁增强。因此避免压力引起的淬灭（PCQ）效应是获得具有优异光学性能MRL材料的关键。近年来,科学家们已经观察到一种压力诱导发射增强（PIEE）现象:一些MRL材料在高压条件下比在常温常压环境下发出更强的发光,这将大大地提高了这类材料的实际应用价值和可能。但是到目前为止,仅有极少数文献报道了PIEE现象,对其高压下荧光增强的机理还需要系统的总结和深入研究。在本论文中,我们采用原位高压测试手段,探究了平面型咔唑晶体和螺旋桨型1,2,3,4-四苯基-1,3-环戊二烯晶体、2,3,4,5-四苯基噻吩晶体、2,3,4,5-四苯基呋喃晶体在静水压力下的反常压致光学响应性质,取得了如下创新性成果:首先,我们探究了平面型分子咔唑的压力响应行为。原位荧光光谱显示咔唑在0.0-1.0 GPa的高压范围内呈现明显的荧光增强现象,而当压力超过1.0 GPa时,其荧光强度逐渐减弱。原位高压红外数据显示整个压缩过程中C-H伸缩振动带随着压力的增加一直向高频方向移动。C-H伸缩振动频率增加意味着非辐射跃迁过程增强,也就是辐射跃迁过程减弱。但当压力超过1.0 GPa以后,ν（C-H）带的形状发生明显的改变。这是由于复杂的C-H···π相互作用的变化引起的,这意味着分子间相互作用发生了变化。原位高压同步辐射数据结合Hirshfeld表面理论计算表明,当被压缩时,分子会自发地调整它们的位置以适应较小的体积变化。分子的近距离运动最终会导致分子间相互作用的加强。从晶体学的角度来看,人字形构象中的分子变得更近,分子间相互作用变得更强,这意味着分子旋转到更平行的状态。这种更平行的状态有效的促进了分子间π…π堆积作用。因此,在1.0 GPa以内,π…π作用相对较弱,超过1.0 GPa时,π…π作用显著增强。然而,N-H伸缩振动却呈现先向低频移动后向高频移动。这就说明N-H键随着压力的增加先伸长后缩短。低于1.0 GPa时,N-H键被拉长,由此说明N-H···π氢键随着压力的升高而增强。N-H···π氢键限制了N-H键伸缩振动,从而抑制了非辐射振动跃迁过程。辐射跃迁过程增加最终导致咔唑晶体在1.0 GPa以内荧光发射被促进。超过1.0 GPa,显著的π…π堆积作用,最终导致荧光猝灭。而且伴随着强度的变化,其荧光峰位也发生了明显的红移。原位同步辐射数据表明分子平面的旋转和分子间距离的减小是荧光峰位红移的主要原因。本研究不仅为RIV机理提供了直接的实验证据,而且为寻找设计其他有前景的PIEE材料提供了思路。其次,利用原位荧光光谱,我们探究发现螺旋桨型1,2,3,4-四苯基-1,3-环戊二烯分子在高压下表现出显著的压致荧光增强和多颜色压致变色现象。在1.0-10.3 GPa的压力范围内观察到显著的荧光增强现象,而在另外两个压力范围中,荧光发射随压力的增加而减弱。10.3 GPa下的最大荧光发射强度比1.0 GPa下的最大发射强度高约3.5倍。并且当压缩至19.1 GPa时,荧光发射最大值表现出约120 nm的连续且显著的红移,其晶体发光颜色从蓝色逐渐变为黄色。原位高压同步辐射数据结合理论计算表明当压力达到19.4 GPa时,晶体结构经历了大约32%的大体积坍塌,这表明初始结构相对松散。在压缩的初始阶段,分子间距离太大而不能形成新的氢键。因此,压缩初始阶段的结构比任何其他阶段都要宽松。结果就是,松散的分子排列将允许每个分子的苯基环在压缩的初始阶段很容易地旋转。由于苯环的旋转增加了非辐射振动过程,所以导致荧光发射在压缩开始时减小。当压力超过1.0 GPa时,分子越来越紧密以至于新氢键的形成,抑制了苯基环的转动,导致非辐射跃迁减弱,从而使荧光强度增强。通过晶胞参数随压力的变化数据,我们还发现晶体显示出各向异性的压缩行为,其中b轴是最容易被压缩的。这意味着扭曲的分子可能趋于平面化。这种趋势有利于发射的红移现象发生。更令人兴奋的是,当压力超过24.7 GPa时,卸压后样品红外光谱上2920 cm-1处出现一个新峰,这就说明苯基环发生了开环反应。并且随着最高压力的增加,这个峰越来越强,这就说明开环反应程度被促进,最终导致不可逆的样品颜色变化,并且从35.9 GPa卸压后的样品颜色比从24.7 GPa卸压后的样品颜色更红。原位高压同步辐射数据、高分辨透射电镜图像结合1H-NMR结果证实从35.9 GPa截获的黑色样品是由不饱和烯烃和饱和直链烷烃组成的无定形产物。高压化学家Robert Bini曾经证实苯环开环反应产物是一种非晶的碳氢混合物,而且被科学界普遍认同。我们的这一研究是继Robert Bini后,首个对苯环开环反应产物作出具体成分分析的工作。最后,我们研究了类似TPC螺旋桨型的2,3,4,5-四苯基噻吩（TPT）分子和2,3,4,5-四苯基呋喃（TPF）分子的压致光学性质。实验结果表明在0.00 GPa至0.98 GPa的压力范围内2,3,4,5-四苯基噻吩晶体的荧光强度随压力的增加而逐渐减小;在0.98 GPa至5.71 GPa的压力范围内表现出明显的PIEE现象;超过5.71GPa以后,发射强度又逐渐减弱。同步辐射结果表明在压缩的初始阶段,分子排布宽松,苯基环更容易转动,导致非辐射跃迁增强,荧光发射减弱;当进一步压缩时,分子排布紧密,分子间形成了新的氢键,新氢键的形成限制了苯基环的旋转,这将促进荧光发射的增强;再加大压力时,分子间π…π作用增强,导致荧光减弱。然而,2,3,4,5-四苯基呋喃晶体的荧光强度随压力的增加一直减小,并没有出现PIEE现象。原位高压同步辐射数据结合理论计算表明2,3,4,5-四苯基呋喃晶体在高压下π…π堆积作用极速增加,导致发射减弱。通过对比两个晶体的分子排布形式,我们发现分子对的排布与其力致发光行为有着密切的关系。原位高压红外数据说明,当进一步压缩时,两者卸压后样品红外光谱上2920 cm-1处均出现一个新峰,这就说明其苯基环发生了开环反应,最终导致不可逆的样品颜色变化。本研究不仅深入了解了光学性质与结构演化之间的关系,而且从分子排列的角度提出了设计PIEE材料的策略。