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安徽工業(yè)大學(xué)劉靜欣教授課題組《Chem. Eng. J.》：超分子光致變色材料最新研究成果

2024-02-15 來(lái)源：高分子科技

近日，安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院劉靜欣教授課題組在化工與材料類國(guó)際頂級(jí)期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一區(qū)Top期刊，影響因子15.1）上發(fā)表了超分子策略構(gòu)筑光致變色材料的最新研究成果。安徽工業(yè)大學(xué)為論文第一單位，安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院碩士研究生夏冬雪為第一作者，吉林大學(xué)博士后王鑫為并列第一作者，安徽工業(yè)大學(xué)劉靜欣教授和吉林大學(xué)楊英威教授為共同通訊作者。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金和安徽省教育廳基金的支持。

（超分子策略構(gòu)筑光致變色材料）

在自然界中，變色龍（蜥蜴）能夠根據(jù)環(huán)境刺激改變顏色以融入環(huán)境。受此啟發(fā)，人們致力于制造可以根據(jù)外界環(huán)境的變化而改變顏色的“智能皮膚”和“智能窗”。但目前該仿生技術(shù)仍然存在兩大主要問(wèn)題：(a)變色材料在光致變色反應(yīng)過(guò)程中體積變化較大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且不可逆;(b)即使適當(dāng)混合多種變色材料，其顏色范圍通常也非常有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全色域變色。因此，設(shè)計(jì)和合成具有變色能力的“智能皮膚”材料仍然是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。作者采用超分子策略合成出多種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且可逆的光致變色材料，通過(guò)不同質(zhì)量比例混合效果不同的變色材料，就能得到一系列復(fù)合光致變色材料（CPM），在光照變色后材料顏色覆蓋可見(jiàn)光的全色域范圍。

（瓜環(huán)和三種紫精衍生物的結(jié)構(gòu)示意圖）

(三種主客體包結(jié)物的可逆光致變色行為)

（三基色混合形成全色域復(fù)合光致變色材料及其防偽應(yīng)用）

（復(fù)合光致變色材料制作的變色龍形狀“智能皮膚”）

本研究設(shè)計(jì)并合成了三種紫精衍生物，它們可以在水溶液中被封裝到Q[7]的空腔中，形成三種主客體包結(jié)物。在光輻照后，包結(jié)物呈現(xiàn)明顯的顏色變化，從而得到三種基色(紅色、綠色和藍(lán)色)。紫外-可見(jiàn)漫反射光譜和ESR光譜證實(shí)了光致變色過(guò)程是由光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移從而產(chǎn)生紫精自由基引起的；而基于Marcus理論，量化計(jì)算出的包結(jié)物在光致變色過(guò)程中的重組能，則表明Q[7]是電子供體，而紫精衍生物是電子受體。此外，精心調(diào)控不同基色的光致變色材料的混和比例可以得到一系列的CPMs，其顏色可以覆蓋可見(jiàn)光的全色域范圍。本研究使用CPMs涂層濾紙制作了防偽彩色二維碼以及變色龍形狀的“智能皮膚”。在光照射和黑暗條件下，CPMs能夠?qū)崿F(xiàn)可逆的光致變色“印刷”和褪色“擦除”特性。CPMs的這些突出的智能特性為探索光學(xué)調(diào)控納米材料的多種防偽、仿生和軍事偽裝應(yīng)用開(kāi)辟了新的途徑。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724010362?dgcid=author

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（責(zé)任編輯：xu）

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