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我校化学与化工学院刘静欣教授课题组在超分子光致变色材料领域最新研究成果

发布时间:2023-01-06   文章来源:化工学院   浏览:

近日,我校化学与化工学院刘静欣教授课题组在国际权威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊(JCR一区期刊,影响因子10.383)发表超分子光致变色材料领域最新研究成果。我校为论文第一完成单位,化学与化工学院研究生王琴为第一作者,刘静欣教授为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目的支持。

近年来在各种刺激响应材料中,一些光致变色材料在光照射下发生醒目且可逆的颜色变化引起了广泛的关注。光致变色材料的优势在于材料颜色变化是可视的、可逆的、便于监测的,因此光致变色材料在信息存储、智能玻璃、装饰、显示器、传感器、可擦无墨印刷、防伪等领域得到了广泛的应用。到目前为止,已经发展出多种有机光致变色材料,包括二苯乙烯类、偶氮苯类、螺吡喃类、螺噁嗪类、俘精酸酐类和席夫碱类,这些光致变色家族在其光致变色过程中通常以结构顺反异构化或键的裂解与形成为主要特征。与其他有机光致变色家族相比,N、N’-取代4, 4’ -联吡啶(紫精,V2+)化合物具有独到的优势,它们在固态下光照变色过程不涉及分子几何结构的破坏,其原理是光照后,紫精通常通过电子转移产生自由基(V•+),颜色加深。

(主客体结构及超分子水凝胶的光致变色与可控荧光性能的示意图)


(凝胶的可逆光致变色图)


(A:固体粉末显示光致变色及荧光发射

B:不同光照时间对应固体荧光减弱

C:不同光照时间对应荧光猝灭占比)


(二维码被“印刷”在凝胶上面,且在自然光或紫外光下,二维码信息能被智能手机扫描识别)

课题组将单边甲基苯甲酸取代紫精与γ -环糊精通过π-π相互作用和主客体自组装作用形成一种新型超分子水凝胶。这种超分子水凝胶在阳光照射下的颜色变化由浅黄色变为深蓝色。ESR实验证实,超分子水凝胶的光致变色源于自由基的产生,这些自由基源于光诱导电子从主体γ- CD转移到客体分子上,核磁表征结果证明了主客体的包结比模式为1:1。不仅如此,该超分子水凝胶在紫外光照射下表现出荧光发射,并在光辐射下产生荧光猝灭,意味着荧光强度可以通过光辐射时间被可逆地调制。固态荧光测试实验结果证明随着光照时间的增加,主客体包结物的荧光不断减弱,荧光猝灭率达到90%。基于光致变色和荧光可调特性,这种超分子水凝胶可作为视觉显示和防伪材料,本研究为一种具有光致变色和荧光特性的功能性水凝胶拓展了方向。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c20153

(撰稿:叶明富 审核:何孝军 张苒 杜飞)

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