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西工大黃維院士/于濤教授《Adv. Funct. Mater.》:熱激活光致變色

2024-02-29 來源：高分子科技

光致變色材料因其優異的熱穩定性、快速光響應性、強大的抗疲勞性及在光存儲和光開關分子器件方面的潛在應用而受到廣泛關注。盡管目前的研究已取得了巨大的成就，但開發門控光致變色材料來實現可切換或多刺激響應的光致變色仍然是一個具有挑戰性的課題。

近日，西北工業大學黃維院士和于濤教授團隊實現了將熱門控引入有機光致變色材料，構建了熱激活光致變色材料（FTrPE-oI、ClTrPE-oI和BrTrPE-oI），這類材料可通過溫度門控改變聚集狀態從而實現光致變色性質的“開-關”調節，為新型加密熱敏印刷、熱軌跡示蹤以及多級防偽等提供了材料基礎。除此之外，作者還對其進行了全面的光物理研究、單晶分析和密度泛函理論計算，以闡明熱激活光致變色的內部機制，并提出這種新型智能光致變色材料的設計策略。研究成果以“Thermally Activated Photochromism: Realizing Temperature-Gated Triphenylethylene Photochromic Materials”為題近期發表在國際頂級期刊Advanced Functional Materials上。西北工業大學博士生肖雨欣為本文第一作者，西北工業大學柔性電子研究院黃維院士和于濤教授為本文的共同通訊作者。

圖1 熱激活光致變色材料。圖片來源：Adv. Funct. Mater.

在扭曲的三苯乙烯結構中引入鄰位碘原子的策略可能使光致變色過程的光環化反應更難觸發，從而導致FTrPE-oI、ClTrPE-oI和BrTrPE-oI的晶體表現出非活性光致變色特性。晶態材料經加熱到熔化溫度后，聚集形態變為無定型態。熱激活后的材料顯示出從透明到橙色的循環性能較好的光致變色（圖2）。結合單晶分析及理論計算結果，這一現象的成因可能是熱激活后晶格束縛被打破，分子間弱相互作用減少致使光致變色光環化反應更易發生，從而表現出明顯的光致變色。

圖2 材料光致變色性能。圖片來源：Adv.Funct. Mater.

基于此，這項工作還分別實現了新型加密熱敏印刷、熱軌跡示蹤以及多級防偽如圖3。這項工作闡述了實現有機熱門控光致變色的基本策略，為下一代門控光致變色材料的設計和構建提供了新的策略，并為擴展智能變色材料的開發及其應用鋪平了道路。

圖3. 新型(a、b)加密熱敏印刷、（c）熱軌跡示蹤以及（d、e）多級防偽效果展示。圖片來源：Adv. Funct. Mater.

論文信息：

Thermally Activated Photochromism: Realizing Temperature-Gated Triphenylethylene Photochromic Materials

Yuxin Xiao, Mingyao Shen, Jiahui Li, Hailan Wang, Haodong Sun, Yunfei He, Rongjuan Huang, Tao Yu,^* Wei Huang^*

^{https://doi.org/10.1002/adfm.202312930}

團隊介紹：

于濤教授博士生導師

西北工業大學柔性電子研究院

主要從事柔性光電傳感材料、高性能OLED材料、主客體有機長余輝材料的設計及其在柔性傳感與顯示器件中的應用。在Nat. Comm., Angew. Chem. Int. Ed., Research，Adv. Mater., Light, Adv. Funct. Mater., Chem. Sci., Adv. Optical Mater.等期刊發表文章40余篇。申請專利30余項，主持國家自然科學基金、陜西省重點研發項目、航空科學基金、航天科學技術基金等10項余國家及省部級項目。此外，獲得西北工業大學翱翔海外學者、廣東省青年創新人才、珠江科技新星等項目支持。

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（責任編輯：xu）

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