不可见光波段在通信技术、医学诊断和光学传感等领域应用广泛，其中紫外线与近红外波长尤为常见。但在实际应用中，这些波段的直接探测往往依赖较为复杂的仪器设备。能够将不可见光转换为可见信号的材料，被认为有望用于测量与传感，并帮助研究基础光物理过程，但相关材料的开发仍具挑战。

有机发光材料因质量轻、化学结构可调、形态与结构更具柔韧性，被视为潜在方案之一。不过，这类材料的光学效率常受分子运动与非辐射衰减带来的能量损失限制。为降低损失并获得新的集体光学特性，研究人员通常通过构建更刚性的分子骨架并控制晶体堆积，使分子间相互作用在固态中发挥作用。

日本芝浦工业大学（SIT）工程与科学研究生院堀明子教授团队与早稻田大学石井步教授、东京理科大学横田裕子教授合作，研究单一有机晶体能否对不同类型的不可见光产生多重光学响应。相关成果发表于《Chemical Communications》。

研究团队设计并合成了一种刚性π共轭有机化合物，分子结构包含1,2,5-噻二唑取代的吡嗪单元，并生长出高质量单晶。该晶体在常温下呈黄色，但在不同不可见光照射下表现出两种不同的可见光输出。

在紫外光照射下，晶体发射红光，并呈现异常大的斯托克斯位移，即发射光能量显著低于吸收光。研究人员的分析显示，这一红色发射与晶格内分子间紧密相互作用形成的激子态有关。

同一晶体在近红外照射下则出现另一种响应：通过二次谐波产生（SHG）过程输出绿色可见光。SHG属于非线性光学过程，可将两个低能光子转换为一个高能光子。研究指出，激子相关的红色发射与SHG产生的绿色光在该单晶中共存，且彼此不产生干扰。

堀明子表示，该晶体的特点在于两种不同的物理现象能够在单一有机晶体中独立发生；通过对分子结构与晶体堆积的精确控制，研究团队得以利用不同光学机制对不同类型的不可见光进行可视化。她还提到，研究起点来自对晶体发光现象的观察：当注意到黄色晶体会发出红光后，团队进一步探索晶体堆积与分子排列是否还能带来其他颜色的输出。

研究人员认为，这种可将紫外与近红外转换为可见信号的双模光学行为，可能为光学传感、成像与测量设备提供新的材料选择。传统波长转换材料多依赖无机晶体，通常较重、刚性强且加工难度较高。该研究显示，通过分子设计与晶体堆积调控，有机晶体也可实现类似功能，从而为下一代光子器件的材料设计提供新的思路。