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南京大學王偉教授、王暉副教授團隊 Nano Lett.：光解耦單聚苯胺納米實體的電致變色動力學及原位形態演化

2025-01-16 來源：高分子科技

軟電極由于與可拉伸導電材料的互連，在仿生電子器件，生物醫學功能材料和光電子傳感器中創造了巨大的潛力。智能電致變色納米復合材料如聚苯胺（PANI），是由彈性基體中納米級導電填料的滲透網絡形成的，表現出優異的顏色切換行為，是軟電子的重要組成部分這些納米級的多功能電極材料有望為電子轉移或離子插入提供豐富的活性位點，這表現為局部電致變色活性的異質性。

近期，南京大學化學化工學院生命分析化學國家重點實驗室王偉教授、王暉副教授團隊提出了一種光電成像策略，用于映射和解耦單個軟聚苯胺納米實體的電致變色動力學和原位形貌演變。確定了單個聚苯胺納米顆粒和納米層的潛在電光動力學，這有助于這些電響應實體的電致變色活性。通過這種簡單的成像策略，可以評估持久性、著色速度和可逆性到單納米粒子水平，并且還可以捕獲瞬態中間電致變色狀態（圖1）。單聚苯胺納米粒子電致變色中心的軌跡跟蹤，解碼了亞納米粒子結構變化從透明狀態到有色狀態的有序切換，表現為空間和時間上的逐漸著色過程（圖2）。此外，電子轉移事件調制的納米厚度聚苯胺薄膜的形態演變信息從電致變色信號中被分離出來（圖3）。聚苯胺薄膜的電致變形歸因于具有優越電導率的氧化態泡利斥力，其各向異性行為揭示了納米厚薄膜中電子聚集位點的非均勻分布。

圖1. 單個軟聚苯胺納米顆粒的電致變色活性

圖2. 電致變色行為在亞粒子水平的異質性和可逆性

圖3. 電致變色過程中聚苯胺納米薄膜的形態演變

這項工作提出了一種成像策略來評估電響應納米實體的結構-功能關系，并為推進下一代柔性傳感器、電子設備和電子皮膚提供了靈感。該工作以“Optically decoupling electrochromic dynamics and in situ morphological evolution of single soft polyaniline nano-entity”為題發表在《Nano Lett.》上（DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03864）。文章第一作者是南京大學博士生馬俊杰。該研究得到國家自然科學基金(22222406、22174062)和江蘇省研究生科研與實踐創新計劃（KYCX24_0166）的支持。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c03864

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（責任編輯：xu）

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