安徽工业大学刘静欣教授课题组《Chem. Eng. J.》：超分子光致变色材料最新研究成果

2024-02-15 来源：高分子科技

近日，安徽工业大学化学与化工学院刘静欣教授课题组在化工与材料类国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区Top期刊，影响因子15.1）上发表了超分子策略构筑光致变色材料的最新研究成果。安徽工业大学为论文第一单位，安徽工业大学化学与化工学院硕士研究生夏冬雪为第一作者，吉林大学博士后王鑫为并列第一作者，安徽工业大学刘静欣教授和吉林大学杨英威教授为共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金和安徽省教育厅基金的支持。

（超分子策略构筑光致变色材料）

在自然界中，变色龙（蜥蜴）能够根据环境刺激改变颜色以融入环境。受此启发，人们致力于制造可以根据外界环境的变化而改变颜色的“智能皮肤”和“智能窗”。但目前该仿生技术仍然存在两大主要问题：(a)变色材料在光致变色反应过程中体积变化较大，结构不稳定且不可逆;(b)即使适当混合多种变色材料，其颜色范围通常也非常有限，无法实现全色域变色。因此，设计和合成具有变色能力的“智能皮肤”材料仍然是一个重大的挑战。作者采用超分子策略合成出多种结构稳定且可逆的光致变色材料，通过不同质量比例混合效果不同的变色材料，就能得到一系列复合光致变色材料（CPM），在光照变色后材料颜色覆盖可见光的全色域范围。

（瓜环和三种紫精衍生物的结构示意图）

(三种主客体包结物的可逆光致变色行为)

（三基色混合形成全色域复合光致变色材料及其防伪应用）

（复合光致变色材料制作的变色龙形状“智能皮肤”）

本研究设计并合成了三种紫精衍生物，它们可以在水溶液中被封装到Q[7]的空腔中，形成三种主客体包结物。在光辐照后，包结物呈现明显的颜色变化，从而得到三种基色(红色、绿色和蓝色)。紫外-可见漫反射光谱和ESR光谱证实了光致变色过程是由光诱导电子转移从而产生紫精自由基引起的；而基于Marcus理论，量化计算出的包结物在光致变色过程中的重组能，则表明Q[7]是电子供体，而紫精衍生物是电子受体。此外，精心调控不同基色的光致变色材料的混和比例可以得到一系列的CPMs，其颜色可以覆盖可见光的全色域范围。本研究使用CPMs涂层滤纸制作了防伪彩色二维码以及变色龙形状的“智能皮肤”。在光照射和黑暗条件下，CPMs能够实现可逆的光致变色“印刷”和褪色“擦除”特性。CPMs的这些突出的智能特性为探索光学调控纳米材料的多种防伪、仿生和军事伪装应用开辟了新的途径。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724010362?dgcid=author

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（责任编辑：xu）

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