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理学院研究团队在有机发光材料的多刺激响应方面取得重要研究进展

时间:2022-01-22 01:14:11 来源:理学院 阅读:
 

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  本网讯(通讯员 郑昕 王景隆)近年来,智能仿生有机晶体在材料科学和化学领域引起了广泛关注,它们能将光、热、溶剂和酸等外界刺激,以远程或非接触的方式,转化为弯曲、跳跃和行走等各种宏观运动。另外,基于刺激响应机械运动材料在光动力治疗、光学器件以及能量存储方面的潜在应用,以及大多数材料在固态下具有荧光猝灭效应的特点,将机械运动和荧光点亮等性质整合到一种单晶中将是非常急需但又有挑战性的工作。

  理学院郑昕博士团队以灵活性的腙键为桥,连接苯并噻唑荧光团和咪唑功能基团,构建了一种新型功能分子。在紫外光作用下,这种分子的细长单晶可以发生快速可逆的塑性机械弯曲运动,并在此过程中伴随着显著的荧光增强(图1)。而在机械外力作用下,此柔性单晶还表现出明显的弹性弯曲。此外,在多种挥发性酸蒸汽作用下,此柔性单晶还可以发生可控的塑性机械弯曲和荧光增强,从而解决了酸诱导机械弯曲过程中晶体会发生荧光猝灭的难题(图2)。

 

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图 1. 基于腙键的智能响应分子的构筑及智能响应

 

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图2. 晶体在HCI、HBr和TFA蒸汽下的塑性机械弯曲

 

  团队利用X-射线单晶结构分析监控弯曲过程,并结合理论计算,揭示了π共轭拓展、分子平面滑移和距离增加在晶体的光诱导机械弯曲和荧光增强方面的作用机理,以及推-拉电子效应、氢键和分子体积增加等因素在其酸诱导机械弯曲和荧光增强方面的协同作用机理。将塑性/弹性机械弯曲、力致变色和荧光开关集成到一个单晶中,有望为新型多功能智能器件的发展提供新的研究思路,为简单可视化智能响应材料的实际应用和拓展打下理论基础。

  研究成果以“Multi-Stimuli-Induced Mechanical Bending and Reversible Fluorescence Switching in a Single Organic Crystal”为题,发表在国际化学著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。理学院拔尖人才郑昕为第一作者和通讯作者,硕士生刘晓静为第二作者,皇冠官方APP客户端为通讯单位。该项研究得到了国家自然科学基金、皇冠官方APP客户端拔尖人才项目基金等项目的资助。

 

  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202113073

 

 

编辑/杨钰晨 签审/李丹 审核/谢东明

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