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東南大學(xué)李全院士團(tuán)隊(duì)在可見光光致變色方面取得重要進(jìn)展

來源:東南大學(xué)      2024-04-12
導(dǎo)讀:近日,東南大學(xué)智能材料研究院院長、首席科學(xué)家、化學(xué)化工學(xué)院李全院士團(tuán)隊(duì)在可見光光致變色方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“Robust, Ultrafast and Reversible Photoswitching in Bulk Polymers Enabled by Octupolar Molecule Design”為題發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Angewandte Chemie International Edition》,入選Very Important Paper并被選為封面論文。該文章的通訊作者是東南大學(xué)李全院士、中山大學(xué)余丁山教授和廣東工業(yè)大學(xué)陳旭東教授。

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給體-受體斯坦豪斯加合物(Donor-Acceptor Stenhouse Adducts,DASAs)是一類新型的光致變色化合物,可以在可見光與熱的作用下在有色鏈狀(linear)與無色環(huán)狀(cyclic)間往復(fù)切換,自2014年由Alaniz等人發(fā)現(xiàn)以來,受到了研究者們的廣泛關(guān)注,尤其是在光控表面處理、藥物遞送、光學(xué)信息加密與流體控制等眾多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。然而,與其他光致變色化合物類似,雖然DASAs在溶液中具有優(yōu)異的光開關(guān)能力,但是DASAs在固態(tài)聚合物基質(zhì)中的光致變色速率較慢甚至被抑制,且抗疲勞性能差,這限制了其實(shí)際應(yīng)用。

該團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)筑八極給-受體結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并合成了一系列支化結(jié)構(gòu)的八極斯坦豪斯加合物(Multi-Branched Octupolar Stenhouse Adducts,MOPSAs),在聚合物基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)了超快、可逆的可見光光致變色,具有優(yōu)異的抗疲勞性,并挖掘了其在冷鏈運(yùn)輸防偽及斷鏈指示和光學(xué)信息加密中的應(yīng)用。

優(yōu)選的MOPSA-1分子在熱塑性聚氨酯(TPU)薄膜中,在550 nm光照下,褪色只需6秒;在60 °C加熱時(shí),恢復(fù)著色僅需17秒,光致變色性能優(yōu)于傳統(tǒng)DASA;并且在500次褪色-恢復(fù)循環(huán)后,仍能保持67%的吸光度,這超過目前所有已報(bào)道的DASA分子在固態(tài)基質(zhì)中的抗疲勞性能。

該工作不僅構(gòu)筑了一類可實(shí)現(xiàn)超快可逆、抗疲勞性能好的可見光光致變色的新型有機(jī)光開關(guān),還為克服光致變色分子在固體基質(zhì)中光致變色性能較差這一局限提供了新的思路,從而提升了其在眾多領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本研究工作得到了江蘇省雙創(chuàng)團(tuán)隊(duì)、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

原文鏈接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202402349



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