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西工大黃維院士/于濤教授《Adv. Funct. Mater.》:熱激活光致變色

2024-02-29 來源：高分子科技

光致變色材料因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、快速光響應(yīng)性、強(qiáng)大的抗疲勞性及在光存儲(chǔ)和光開關(guān)分子器件方面的潛在應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。盡管目前的研究已取得了巨大的成就，但開發(fā)門控光致變色材料來實(shí)現(xiàn)可切換或多刺激響應(yīng)的光致變色仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。

近日，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士和于濤教授團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了將熱門控引入有機(jī)光致變色材料，構(gòu)建了熱激活光致變色材料（FTrPE-oI、ClTrPE-oI和BrTrPE-oI），這類材料可通過溫度門控改變聚集狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)光致變色性質(zhì)的“開-關(guān)”調(diào)節(jié)，為新型加密熱敏印刷、熱軌跡示蹤以及多級(jí)防偽等提供了材料基礎(chǔ)。除此之外，作者還對(duì)其進(jìn)行了全面的光物理研究、單晶分析和密度泛函理論計(jì)算，以闡明熱激活光致變色的內(nèi)部機(jī)制，并提出這種新型智能光致變色材料的設(shè)計(jì)策略。研究成果以“Thermally Activated Photochromism: Realizing Temperature-Gated Triphenylethylene Photochromic Materials”為題近期發(fā)表在國際頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials上。西北工業(yè)大學(xué)博士生肖雨欣為本文第一作者，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院黃維院士和于濤教授為本文的共同通訊作者。

圖1 熱激活光致變色材料。圖片來源：Adv. Funct. Mater.

在扭曲的三苯乙烯結(jié)構(gòu)中引入鄰位碘原子的策略可能使光致變色過程的光環(huán)化反應(yīng)更難觸發(fā)，從而導(dǎo)致FTrPE-oI、ClTrPE-oI和BrTrPE-oI的晶體表現(xiàn)出非活性光致變色特性。晶態(tài)材料經(jīng)加熱到熔化溫度后，聚集形態(tài)變?yōu)闊o定型態(tài)。熱激活后的材料顯示出從透明到橙色的循環(huán)性能較好的光致變色（圖2）。結(jié)合單晶分析及理論計(jì)算結(jié)果，這一現(xiàn)象的成因可能是熱激活后晶格束縛被打破，分子間弱相互作用減少致使光致變色光環(huán)化反應(yīng)更易發(fā)生，從而表現(xiàn)出明顯的光致變色。

圖2 材料光致變色性能。圖片來源：Adv.Funct. Mater.

基于此，這項(xiàng)工作還分別實(shí)現(xiàn)了新型加密熱敏印刷、熱軌跡示蹤以及多級(jí)防偽如圖3。這項(xiàng)工作闡述了實(shí)現(xiàn)有機(jī)熱門控光致變色的基本策略，為下一代門控光致變色材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)建提供了新的策略，并為擴(kuò)展智能變色材料的開發(fā)及其應(yīng)用鋪平了道路。

圖3. 新型(a、b)加密熱敏印刷、（c）熱軌跡示蹤以及（d、e）多級(jí)防偽效果展示。圖片來源：Adv. Funct. Mater.

論文信息：

Thermally Activated Photochromism: Realizing Temperature-Gated Triphenylethylene Photochromic Materials

Yuxin Xiao, Mingyao Shen, Jiahui Li, Hailan Wang, Haodong Sun, Yunfei He, Rongjuan Huang, Tao Yu,^* Wei Huang^*

^{https://doi.org/10.1002/adfm.202312930}

團(tuán)隊(duì)介紹：

于濤教授博士生導(dǎo)師

西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院

主要從事柔性光電傳感材料、高性能OLED材料、主客體有機(jī)長余輝材料的設(shè)計(jì)及其在柔性傳感與顯示器件中的應(yīng)用。在Nat. Comm., Angew. Chem. Int. Ed., Research，Adv. Mater., Light, Adv. Funct. Mater., Chem. Sci., Adv. Optical Mater.等期刊發(fā)表文章40余篇。申請(qǐng)專利30余項(xiàng)，主持國家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、航空科學(xué)基金、航天科學(xué)技術(shù)基金等10項(xiàng)余國家及省部級(jí)項(xiàng)目。此外，獲得西北工業(yè)大學(xué)翱翔海外學(xué)者、廣東省青年創(chuàng)新人才、珠江科技新星等項(xiàng)目支持。

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（責(zé)任編輯：xu）

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