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紫罗精-菁类杂化物是一种具有高颜色强度、高热力学稳定性的电致变色材料。在1999年，Siegfried Hünig等人第一次报道了几种紫罗兰/花青素（violene/anthocya-nin）杂化结构（图3.3），在这系列材料当中，花青素（anthocyanin）结构的功能主要是提供颜色显示，在外加电场作用下，分子的氧化水平可以变化为-4、-2、0、2、4，从而实现颜色的变化 [2] 。
图3.3 紫罗精-菁类杂化物的一般结构
紫罗精-菁类杂化物分为闭壳材料（closed-shell）和开壳材料（opened-shell）。由于自由基反应通常与低活化能有关，故开壳层体系比类似结构的闭壳层体系分解速度更快，因此利用闭壳层分子的自由基结构能够提高材料的稳定性。在电场的作用下，此类材料的结构变化如图3.4所示。
图3.4 紫罗精-菁类杂化物在电场作用下的结构变化 [3]
根据上述原理，通过改变取代基（包括吩噻嗪、苯基嗪、噻嗪、芳香二羧酸酯等）或用N原子取代中间乙烯基的C原子，能够调整材料的结构和性能，从而设计出具有特定颜色和驱动电压范围的小分子电致变色材料。另外一点令人注意的是，文章当中所制备的ECD能够在黄色中性状态下保持薄膜的强荧光，最重要的是，它的荧光可以通过电压打开/关闭，控制器件颜色变化。因此这种材料具备ECD的同步荧光开关和电致变色开关特性。
在2006年和2018年，Shunji Ito等人报道了两个系列的菁类-菁类杂化材料。其中一个系列是根据新的菁类-菁类结构设计原则合成的二薁基甲基单元组成的四聚体，如图3.5，这种材料具有两种颜色变化。而另一系列则是基于新的菁类-菁类结构设计原理，合成了二薁基甲基单元组成的两种阳离子，如图3.6所示。这种材料的驱动电压相对较低，通常小于1 V，变色机理如图3.7所示。但实际上并非所有如上推定的结构都有较好的电致变色性能，因此在设计此类结构时，应适当考虑取代基和分子间作用力对电致变色材料稳定性的影响。
图3.5 第一类菁类-菁类杂化材料的结构 [4]
图3.6 第二类菁类-菁类杂化材料的结构 [5]
图3.7 在一端/两端带有菁单元的菁菁杂化物的机理 [4]
在2016年，Yusuke Ishigaki等人设计合成了一种新的紫罗精-菁类杂化型供电子体系，在这种结构当中，两个菁类基团的部分上各有两个4-甲氧基苯基，并能够产生两次可逆的单电子氧化，如图3.8所示。他们提出，噻吩的硫原子和芳基的ipso碳（Cipso）之间的短接触很可能与σ * （C—S）和π（Cipso）之间的电子相互作用有关，从而使得共面扩展几何结构的构象稳定性提高，适用于扩展π-系统的电子离域效果 [6] 。他们还提出，噻吩单元的数目可以作为一个变量，在不改变HOMO能级的情况下，修改和调整光谱性质（UV-Vis-NIR，FL）和LUMO能级。
图3.8 新的紫罗精-菁类杂化型供电子体系变色机理
紫罗精-菁类杂化材料可以通过调节其氧化程度来调节电化学和光化学性质。此类材料具有较高的颜色强度和热力学稳定性。对于结构相似的分子，闭壳的自由基结构能够提高材料的稳定性。然而，在分子设计中应考虑取代基和分子间作用力对电致变色材料稳定性的影响，否则很难获得满意的材料和性能。