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  功能（智能）材料在滿足人類需求的電子產品中扮演著重要角色，其中的光致變色材料因其廣闊的應用前景備受青睞（例如：其在醫療和其他領域的傳感檢測、在電子顯示、在滿足人們信息交流和日用產品需求等方面的潛在應用）。現有的光驅動變色體系中，主要分為傳統的紫外光驅動和新興的可見光驅動兩大類。相比于紫外光驅動材料的顏色變化來講，可見光驅動的變色方式越來越獲得重視。這是因為紫外光的能量很高，對材料和生命體系的破壞力很強，而可見光的能量較低，對材料和人體健康更加溫和友善。由于可見光對材料的有機分子結構的損害要遠比紫外光小，因此可見光驅動的顏色變化材料（LCM）具有更好的化學穩定性和循環可逆性，這些優勢使得LCM的產品適用范圍更加廣闊。近年來，許多杰出研究團隊已展示了多種用可見光驅動的材料變色途徑，這些開拓性工作對推動相關領域的發展發揮了重要作用。然而，現有的LCM綜合性能仍不理想（如：顏色對比度和保留時間不能兼容，快速擦寫的重復使用性能仍不理想，所用的“可見光酸”成分帶有不理想的背景顏色）。尤其是其性能逐漸退化（或記憶性能消失）的難題，嚴重阻礙了該領域向高端產品（如：顯示、醫用和工業傳感器、信息存儲、儲能材料、分子電子器件等）的邁進。因此，迫切需要科學的突破或新技術，以提升其用于顯示所需的綜合性能。

  事實上，“性能退化”技術瓶頸是功能材料領域普遍存在的問題，其來自于材料的特有性質，因為當材料具有所期待的高靈敏的刺激響應變色（或性能改變）能力時（優點），也隱含了它易受環境影響發生性能（顏色）退化的問題（缺憾）。上述的問題與當前慣用的“一步法”（或近似于“一步”）實現目標的驅動方式有關。這一模式在熱門的光致變色分子開關、光誘導質子轉移、和光催化氧化還原反應等領域屢見不鮮。盡管傳統的“一步”刺激反應過程有著操作簡單、反應迅速等優點，然而，其受周邊環境影響的敏感性，也導致了其穩定性差、綜合性能不理想的問題。

  為了解決這個功能材料領域普遍存在的問題，推動LCM的發展以及拓展其在高端產品或領域的應用，吉林大學張曉安教授團隊將傳統的光驅動“一步”實現變色目標的過程拆分為由光和熱驅動變色的多步可控過程。這是一個學習借鑒生命系統工作智慧的方案，神奇的生命活動正是利用多種成分的協同、互助、多步驟的方法來克服傳統化學方法難以解決的問題。該課題組研究人員通過分步調整變色組分和輔助基質之間的協同互助程度，使光致變色材料既避免了原有的黃色背景問題，還有效抵抗外界環境對材料性能穩定性的干擾，并成功實現了迄今最長的信息保留時間的光控多色顯示和良好的顏色變化循環可逆性。他們還成功實現了功能材料與激光打印技術兼容的超快速成像（如下圖1所示），并展示了其多種應用的可能性（如下圖2所示）。該工作不僅顯著提升了可見光驅動變色材料的綜合性能，其所提出的“分步可控的多組分協同互助驅動模式”，也有望幫助其它功能材料系統解決難以解決的問題。

圖1. LCM的結構示意圖以及綜合性能展示。

圖2. LCM在短期可重復使用廣告牌，價簽，身份卡上的應用展示，以及在吸收型閱讀器上展望。

  該科研成果剛剛發表于國際知名期刊《Advanced Science》，本文的第一作者是吉林大學的博士研究生杜貞，共同一作者為東莞理工大學的張婷博士，通訊作者為吉林大學超分子結構與材料國家重點實驗室的張曉安教授和化學學院的盛蘭副教授。該項工作獲得了國家科學基金委（21975099，21875087），吉林省優秀青年人才基金項目（20190103126JH）、吉林大學人才項目、科技創新研究團隊和優秀青年教師支持計劃的支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202103309

通訊作者簡介：

  張曉安教授 1982年畢業于吉林大學化學系，1987年獲得英國巴斯大學理學博士學位，隨后在美國西北大學從事博士后研究，曾歷任美國Aldrich等公司高級研究員，惠普中央研究院項目首席研究員，2008年全職引進回國，2010年秋調入吉林大學超分子國家重點實驗室。曾在Nature Materials，Advanced Material等國際頂級專業雜志發表SCI研究論文百余篇，并獲百余項國內外發明專利（美國等）的授權。其主要研究方向：功能仿生材料及技術；刺激響應功能材料；分子和納米光電材料及器件；動態超分子化學及微觀反應動力學機制。 

  盛蘭副教授 2015年獲吉林大學化學博士學位，并被直接留校和聘為副教授。曾在Nature Communications, Advanced Materials等國際高影響力雜志上發表研究論文17篇，已獲授權的國內外發明專利多項（中國6項，美國1項，歐洲1項）。主要研究方向：溫和刺激響應智能染料的仿生功能材料及綠色無墨打印技術的開發研究。其一作的原始創新工作（無墨噴水打印）曾引起國內外廣泛關注。

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