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安徽工業(yè)大學劉靜欣教授課題組《Chem. Eng. J.》：超分子光致變色材料最新研究成果
2024-02-15  來源：高分子科技

  近日，安徽工業(yè)大學化學與化工學院劉靜欣教授課題組在化工與材料類國際頂級期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一區(qū)Top期刊，影響因子15.1）上發(fā)表了超分子策略構(gòu)筑光致變色材料的最新研究成果。安徽工業(yè)大學為論文第一單位，安徽工業(yè)大學化學與化工學院碩士研究生夏冬雪為第一作者，吉林大學博士后王鑫為并列第一作者，安徽工業(yè)大學劉靜欣教授和吉林大學楊英威教授為共同通訊作者。研究工作得到了國家自然科學基金、安徽省自然科學基金和安徽省教育廳基金的支持。


（超分子策略構(gòu)筑光致變色材料）


  在自然界中，變色龍（蜥蜴）能夠根據(jù)環(huán)境刺激改變顏色以融入環(huán)境。受此啟發(fā)，人們致力于制造可以根據(jù)外界環(huán)境的變化而改變顏色的“智能皮膚”和“智能窗”。但目前該仿生技術(shù)仍然存在兩大主要問題：(a)變色材料在光致變色反應過程中體積變化較大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且不可逆;(b)即使適當混合多種變色材料，其顏色范圍通常也非常有限，無法實現(xiàn)全色域變色。因此，設計和合成具有變色能力的“智能皮膚”材料仍然是一個重大的挑戰(zhàn)。作者采用超分子策略合成出多種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且可逆的光致變色材料，通過不同質(zhì)量比例混合效果不同的變色材料，就能得到一系列復合光致變色材料（CPM），在光照變色后材料顏色覆蓋可見光的全色域范圍。 


（瓜環(huán)和三種紫精衍生物的結(jié)構(gòu)示意圖） 


(三種主客體包結(jié)物的可逆光致變色行為) 


（三基色混合形成全色域復合光致變色材料及其防偽應用） 


（復合光致變色材料制作的變色龍形狀“智能皮膚”）


  本研究設計并合成了三種紫精衍生物，它們可以在水溶液中被封裝到Q[7]的空腔中，形成三種主客體包結(jié)物。在光輻照后，包結(jié)物呈現(xiàn)明顯的顏色變化，從而得到三種基色(紅色、綠色和藍色)。紫外-可見漫反射光譜和ESR光譜證實了光致變色過程是由光誘導電子轉(zhuǎn)移從而產(chǎn)生紫精自由基引起的；而基于Marcus理論，量化計算出的包結(jié)物在光致變色過程中的重組能，則表明Q[7]是電子供體，而紫精衍生物是電子受體。此外，精心調(diào)控不同基色的光致變色材料的混和比例可以得到一系列的CPMs，其顏色可以覆蓋可見光的全色域范圍。本研究使用CPMs涂層濾紙制作了防偽彩色二維碼以及變色龍形狀的“智能皮膚”。在光照射和黑暗條件下，CPMs能夠?qū)崿F(xiàn)可逆的光致變色“印刷”和褪色“擦除”特性。CPMs的這些突出的智能特性為探索光學調(diào)控納米材料的多種防偽、仿生和軍事偽裝應用開辟了新的途徑。


  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724010362?dgcid=author 

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（責任編輯：xu）
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