【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，東南大學(xué)智能材料研究院創(chuàng)院院長、首席科學(xué)家、化學(xué)化工學(xué)院李全團(tuán)隊(duì)和法國斯特拉斯堡大學(xué)諾貝爾化學(xué)獎得主Jean-Marie Lehn教授合作，在自適應(yīng)性亞胺分子材料方面取得了重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“自適應(yīng)水楊醛亞胺：機(jī)械力和熱誘導(dǎo)的光致變色和光致發(fā)光的可逆切換”(Intrinsically Adaptive Salicylaldimine: Mechanically and Thermally Induced Switching between Photochromism and Photoluminescence)為題發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會志》(Journal of the American Chemical Society)上。東南大學(xué)博士生韓志遠(yuǎn)為第一作者，東南大學(xué)李全教授和賀美霞副教授為共同通訊作者。
 

圖1. 化合物1的分子結(jié)構(gòu)及其對可見光、機(jī)械研磨和高溫等多重刺激的適應(yīng)性響應(yīng)
 

　　發(fā)光分子在吸收光子后從基態(tài)轉(zhuǎn)至激發(fā)態(tài)，以光輻射的形式釋放能量回到基態(tài)時表現(xiàn)出光致發(fā)光現(xiàn)象。在特定情況下，激發(fā)態(tài)分子的構(gòu)型改變導(dǎo)致穩(wěn)定異構(gòu)體形成，表現(xiàn)出宏觀光致變色現(xiàn)象。這類材料在光傳感、防偽和信息加密等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但大多數(shù)只能在稀溶液中產(chǎn)生光響應(yīng)，限制了實(shí)際應(yīng)用。因此，開發(fā)能夠在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)外界刺激適應(yīng)性響應(yīng)的材料顯得尤為重要。
 

　　水楊醛亞胺因具有固態(tài)光響應(yīng)潛力而備受關(guān)注。研究團(tuán)隊(duì)在前期研究的基礎(chǔ)上(Angew. Chem. Int. Ed.2024, 63, e202416363等)，將脲基引入水楊醛亞胺中，通過分子間氫鍵等弱相互作用設(shè)計(jì)出面向多重刺激適應(yīng)性響應(yīng)的水楊醛亞胺分子(圖1)。在固態(tài)下，初始堆積狀態(tài)時(Crystal I)，該材料表現(xiàn)出顯著的可見光誘導(dǎo)光致變色現(xiàn)象，顏色可在黃色和橙色之間迅速切換，且抗疲勞性能良好。當(dāng)施加機(jī)械力時，材料原有的堆積結(jié)構(gòu)被打破，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形狀態(tài)(Amorphous)，此時失去光致變色性質(zhì)，但獲得光致發(fā)光性能。同時，經(jīng)60°C熱退火或飽和溶劑蒸汽處理，可恢復(fù)至初始堆積狀態(tài)，重新獲得光致變色性質(zhì)。此外，240°C高溫下熱退火會導(dǎo)致分子構(gòu)型和堆積結(jié)構(gòu)重排，形成新的堆積方式(Crystal II)，從而顯著增強(qiáng)材料的光致發(fā)光性質(zhì)。
 

圖2. 化合物1在防偽、信息加密及高溫檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用
 

　　研究團(tuán)隊(duì)采用瞬態(tài)吸收光譜、單晶分析及DFT計(jì)算等手段驗(yàn)證了該適應(yīng)性材料的變化機(jī)制，并將其應(yīng)用于光信息擦寫、防偽印章及熒光溫度計(jì)等領(lǐng)域(圖2)。
 

　　本研究工作得到了江蘇省“雙創(chuàng)團(tuán)隊(duì)”、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。