光響應型熒光材料因其在信息加密、防偽和數(shù)據(jù)存儲等領域的應用,受到了科學家們廣泛的關注。螺吡喃(SP)是一種典型的光異構(gòu)化分子,其非共軛的SP形式與共軛的部花菁MC形式之間可進行可逆的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,從而實現(xiàn)可轉(zhuǎn)換的熒光性質(zhì),因此SP已成為設計光響應熒光材料的重要選擇。然而SP形式的分子結(jié)構(gòu)扭曲以及分子內(nèi)共軛短,導致傳統(tǒng)的SP分子熒光性能較差,在光照下只能實現(xiàn)熒光開關特性。此外,SP是一類典型的聚集誘導猝滅(ACQ)染料,在聚集態(tài)下,分子間的聚集效應,不僅SP的光異構(gòu)化過程受到阻礙,MC的發(fā)光性能也受到嚴重抑制。目前,基于螺吡喃的動態(tài)光響應熒光材料的研究主要依靠分子內(nèi)其他熒光基團到MC的F?rster共振能量轉(zhuǎn)移,來實現(xiàn)熒光顏色的動態(tài)變化,這需要兩個或更多能量匹配的熒光團,增加了材料的設計難度。因此,構(gòu)建具有可轉(zhuǎn)換發(fā)光顏色和增強固態(tài)熒光性質(zhì)的SP分子將極大地拓展其潛在應用。
基于此,2025年2月14日,北京化工大學尹梅貞教授課題組在材料科學權(quán)威期刊《Advanced Functional Materials》在線發(fā)表題為“Naphthalimide-Conjugated Spiropyran: Dual-State Emission and Photo-Responsive Dynamic Fluorescence Color for Information Encryption Application”的文章。該文章針對螺吡喃熒光團,巧妙地將吸電子萘酰亞胺基團以共軛方式與之偶聯(lián),提出了一種新的設計策略來獲得萘酰亞胺共軛螺吡喃(NMI-SP)衍生物,成功實現(xiàn)了動態(tài)光響應熒光顏色變化。NMI-SP具有較強的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)特性和扭曲的分子構(gòu)型,使其在單分子態(tài)和聚集態(tài)下表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光發(fā)射性能。此外,在UV光照射下,NMI-SP表現(xiàn)出明顯的光致變色性質(zhì),在四氫呋喃溶液中,表觀顏色從黃色變成綠色;在聚集態(tài)下,熒光顏色由橙色到紅色的轉(zhuǎn)變;于NMI-SP熒光團的聚集態(tài)下動態(tài)光響應熒光性質(zhì),突出了其在信息加密方面的潛在應用。
圖1. NMI-SP和NMI-MC的光響應化學結(jié)構(gòu)變化及其熒光性質(zhì)
圖2. NMI-SP單分子的光物理性質(zhì)
圖3. NMI-SP聚集體的光物理性質(zhì)
圖4. NMI-SP在單分子和聚集態(tài)下的光響應性質(zhì)
圖5. NMI-SP光響應熒光變化機理研究
圖6. NMI-SP在信息加密方面的應用
參考文獻:
Xiaofang Hu, Bing Fang, Pengyu Li, Junxiao Wang, Jie Li, Yuhua Dai, Meizhen Yin*. Naphthalimide‐Conjugated Spiropyran: Dual‐State Emission and Photo‐Responsive Dynamic Fluorescence Color for Information Encryption Application. Adv. Funct. Mater. 2025, 2423793. DOI: 10.1002/adfm.202423793.
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202423793
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