北京理工大学李全松教授课题组采用高精度的多参考态方法，通过理论计算揭示了实验上发现的第一例光诱导的硼杂环庚三烯（borepin）和硼杂环丙烷（borirane）之间可逆重排反应的详细机理，为实验上合成光致变色有机硼材料提供了理论依据。

有机功能分子被广泛应用于有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)、信息存储器件、刺激响应材料等。其中，光响应性材料的发光颜色或外观颜色在光的照射下能发生可逆变化，在数据加密、存储、防伪、光电材料和生化器件等方面具有巨大的应用前景。将含硼基团引入π共轭骨架是制备具有特殊电子结构的新型光电子材料的有效策略，已被用于OLED、双光子吸收和发射装置、传感器、催化和储氢材料等领域。2019年，加拿大女王大学王苏宁教授课题组合成了有机硼化合物B(npy)Ph₂(npy=2-(naphthalen-1-yl)pyridine, Ph=phenyl)，并且首次发现该化合物存在borepin和borirane之间的可逆光异构化过程。由于激发态势能面计算的复杂性，该反应的详细机理尚不明确。

北京理工大学李全松教授课题组采用高精度的多参考态方法（CASPT2//CASSCF）结合含时密度泛函理论，系统研究了上述borepin和borirane之间的可逆光异构化反应的详细机理（见图1）。研究发现，正反应和逆反应过程依赖于激发波长，第一激发单重态（S₁态）和基态（S₀态）之间的交叉线缝（intersection seam）在该光异构化过程中起到至关重要的作用。如图2所示，交叉线缝的能量低于激发光的能量，激发态通过交叉线缝的不同部分可生成基态的产物或者返回基态的反应物。计算结果合理解释了实验现象：在365 nm光照条件下，borepin的苯溶液可完全转化为borirane；用450 nm的光照射borirane溶液，可得到两种物质1:1.2的混合物。另外，通过与典型热可逆的T型有机硼化合物B(ppy)Mes₂相比较，发现光可逆的P型体系中两个异构体在能量和π电子共轭性质上的差异相对较小，这是两类化合物具有不同光热稳定性的内在原因。

本工作的研究结果不仅突出了势能面交叉线缝在有机硼化合物光化学中的重要地位，而且对实验上合成新型光可逆的P型和热可逆的T型光致变色材料有一定的指导意义。