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南京大學(xué)王偉教授、王暉副教授團(tuán)隊 Nano Lett.：光解耦單聚苯胺納米實體的電致變色動力學(xué)及原位形態(tài)演化

2025-01-16 來源：高分子科技

軟電極由于與可拉伸導(dǎo)電材料的互連，在仿生電子器件，生物醫(yī)學(xué)功能材料和光電子傳感器中創(chuàng)造了巨大的潛力。智能電致變色納米復(fù)合材料如聚苯胺（PANI），是由彈性基體中納米級導(dǎo)電填料的滲透網(wǎng)絡(luò)形成的，表現(xiàn)出優(yōu)異的顏色切換行為，是軟電子的重要組成部分這些納米級的多功能電極材料有望為電子轉(zhuǎn)移或離子插入提供豐富的活性位點，這表現(xiàn)為局部電致變色活性的異質(zhì)性。

近期，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院生命分析化學(xué)國家重點實驗室王偉教授、王暉副教授團(tuán)隊提出了一種光電成像策略，用于映射和解耦單個軟聚苯胺納米實體的電致變色動力學(xué)和原位形貌演變。確定了單個聚苯胺納米顆粒和納米層的潛在電光動力學(xué)，這有助于這些電響應(yīng)實體的電致變色活性。通過這種簡單的成像策略，可以評估持久性、著色速度和可逆性到單納米粒子水平，并且還可以捕獲瞬態(tài)中間電致變色狀態(tài)（圖1）。單聚苯胺納米粒子電致變色中心的軌跡跟蹤，解碼了亞納米粒子結(jié)構(gòu)變化從透明狀態(tài)到有色狀態(tài)的有序切換，表現(xiàn)為空間和時間上的逐漸著色過程（圖2）。此外，電子轉(zhuǎn)移事件調(diào)制的納米厚度聚苯胺薄膜的形態(tài)演變信息從電致變色信號中被分離出來（圖3）。聚苯胺薄膜的電致變形歸因于具有優(yōu)越電導(dǎo)率的氧化態(tài)泡利斥力，其各向異性行為揭示了納米厚薄膜中電子聚集位點的非均勻分布。

圖1. 單個軟聚苯胺納米顆粒的電致變色活性

圖2. 電致變色行為在亞粒子水平的異質(zhì)性和可逆性

圖3. 電致變色過程中聚苯胺納米薄膜的形態(tài)演變

這項工作提出了一種成像策略來評估電響應(yīng)納米實體的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，并為推進(jìn)下一代柔性傳感器、電子設(shè)備和電子皮膚提供了靈感。該工作以“Optically decoupling electrochromic dynamics and in situ morphological evolution of single soft polyaniline nano-entity”為題發(fā)表在《Nano Lett.》上（DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03864）。文章第一作者是南京大學(xué)博士生馬俊杰。該研究得到國家自然科學(xué)基金(22222406、22174062)和江蘇省研究生科研與實踐創(chuàng)新計劃（KYCX24_0166）的支持。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c03864

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（責(zé)任編輯：xu）

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