学术动态
您现在所在的位置:首页 > 学术动态
吉林大学田文晶教授和徐斌副教授科研团队研究成果在《美国化学会志》上发表
信息来源:吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室     发布时间:2017-11-30

      吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室田文晶教授和徐斌副教授领导的科研团队在固态智能光响应材料研究方面取得突破。该成果以“Solid-State Photoinduced Luminescence Switch for Advanced Anticounterfeiting and Super-Resolution Imaging Applications”为题,于2017年11月15日发表在《美国化学会志》上,并被选为了杂志的封面文章。

       智能材料是一种在外界刺激下,自身某些物理或化学性质发生相应变化,并转化成光、电、热等信号,从而判断并适当处理且自身可执行的新型功能材料,是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料。其中光响应材料因其在光刺激前后分子结构的改变,导致其光学特性发生可逆变化,在光学数据存储、防伪及超分辨成像等领域的潜在应用受到了各国研究人员的广泛关注。螺吡喃是有机光致变色材料中研究最早、最广泛的体系之一。通常情况下,螺吡喃溶液在紫外光照下会发生光致异构化反应,形成共轭的部花菁结构。该光致异构反应需要有一定的自由空间来发生一个顺反异构过程,然而在分子紧密堆积的固态下,由于聚集态螺吡喃分子没有足够的自由空间,因此很难发生光致异构反应,这在很大程度上限制了此类光致变色材料的实际应用。相比传统溶液光致变色材料,目前已知的固态光致变色材料数量极少,因此开发具有固态光致变色性能的材料已成为化学与材料领域的一个重要挑战。

       该工作中,研究者将具有扭曲共轭结构的二苯乙烯基蒽分子与两个螺吡喃分子通过共价键非共轭相连,得到了一种新型固态光致变色材料。在光和热的可逆刺激下,其固态粉末的颜色及荧光都会发生肉眼可见的明显变化。研究发现,给体二苯乙烯基蒽的荧光光谱和开环受体部花菁的吸收光谱有很大的重叠,且给受体之间距离非常近,因此在光照后会发生能量转移过程,进一步通过激发及瞬态吸收光谱验证了该过程。此外,扭曲的二苯乙烯基蒽自身产生的空间位阻效应不仅能为螺吡喃的光化学异构反应提供足够的自由空间,而且还会和开环部花菁之间形成分子内氢键来进一步促进光开环反应。将这类具有独特固态光刺激响应变色特性的材料用于荧光防伪油墨和超分辨成像领域,取得了非常好的效果。该研究工作有望推动固态光开关材料的进一步发展。

       该项研究得到科技部973计划,国家自然科学基金和吉林省长白山学者奖励计划的支持。论文第一作者为化学学院超分子结构与材料国家重点实验室的2016届博士毕业生祁清凯博士。