我學(xué)者實(shí)現(xiàn)光致機(jī)械運(yùn)動(dòng)和光致變色行為 為光響應(yīng)智能材料應(yīng)用提供新路徑

(資料圖)

記者19日從安徽大學(xué)獲悉，該校魏培發(fā)教授團(tuán)隊(duì)與湖南大學(xué)曾澤兵教授合作，通過對(duì)氰基二苯乙烯結(jié)構(gòu)的全新設(shè)計(jì)，調(diào)控了分子間和分子內(nèi)不同的光化學(xué)反應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了可控的光致機(jī)械運(yùn)動(dòng)和光致變色行為。相關(guān)研究成果日前在材料領(lǐng)域國際期刊《先進(jìn)功能材料》上在線發(fā)表。

光響應(yīng)智能材料憑借獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如精確的刺激和響應(yīng)、高時(shí)空分辨率、非侵入式控制和環(huán)境友好成為當(dāng)下炙手可熱的研究方向。光致變色材料是通過光刺激來改變材料的顏色，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于信息加密和防偽領(lǐng)域。然而，現(xiàn)在大多的研究都聚集在單一的光響應(yīng)系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)多重可控的光響應(yīng)仍然是一個(gè)難點(diǎn)。

研究人員基于一系列三臂氰基二苯乙烯分子實(shí)現(xiàn)了具有不同動(dòng)態(tài)信號(hào)的可控光反應(yīng)。他們研究發(fā)現(xiàn)，固態(tài)下的光化學(xué)反應(yīng)對(duì)分子堆積有著嚴(yán)格的要求，而在溶液狀態(tài)時(shí)幾乎不存在分子堆積，該氰基苯乙烯衍生物發(fā)生了完全不同的光反應(yīng)。在紫外光的照射下，無色透明溶液可逆的轉(zhuǎn)變?yōu)樯钏{(lán)色溶液，這是因?yàn)殡p鍵的均裂生成了離域的自由基。而在長(zhǎng)時(shí)間的光照下深藍(lán)色溶液又轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃色，并且伴隨著明亮的藍(lán)光發(fā)射，這代表氰基苯乙烯在紫外光的誘導(dǎo)下發(fā)生了分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)。研究人員利用剛性的聚合物穩(wěn)定自由基，將該氰基苯乙烯衍生物與聚甲基丙烯酸甲酯共混制備成可逆的光致變色薄膜。再添加三氟乙酸改變聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和自由基的顏色，調(diào)控了不同顏色光致變色薄膜的溫度響應(yīng)性。通過模板使用該材料編譯了摩斯密碼及生動(dòng)有趣的光圖案，展示了薄膜的靈敏性和優(yōu)良的可逆性能，證實(shí)了其在防偽材料和信息加密領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。

這項(xiàng)成果證明了分子堆積依賴調(diào)控策略的普遍應(yīng)用性，為實(shí)現(xiàn)光反應(yīng)的高效控制和功能集成提供了新思路，同時(shí)為光響應(yīng)智能材料在信息存儲(chǔ)和光致動(dòng)器方面的應(yīng)用提供了新路徑。