【儀表網 研發快訊】近日，東南大學智能材料研究院創院院長、首席科學家、化學化工學院李全團隊和法國斯特拉斯堡大學諾貝爾化學獎得主Jean-Marie Lehn教授合作，在自適應性亞胺分子材料方面取得了重要進展。相關成果以“自適應水楊醛亞胺：機械力和熱誘導的光致變色和光致發光的可逆切換”(Intrinsically Adaptive Salicylaldimine: Mechanically and Thermally Induced Switching between Photochromism and Photoluminescence)為題發表在國際權威學術期刊《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上。東南大學博士生韓志遠為第一作者，東南大學李全教授和賀美霞副教授為共同通訊作者。
圖1. 化合物1的分子結構及其對可見光、機械研磨和高溫等多重刺激的適應性響應
發光分子在吸收光子后從基態轉至激發態，以光輻射的形式釋放能量回到基態時表現出光致發光現象。在特定情況下，激發態分子的構型改變導致穩定異構體形成，表現出宏觀光致變色現象。這類材料在光傳感、防偽和信息加密等領域應用廣泛，但大多數只能在稀溶液中產生光響應，限制了實際應用。因此，開發能夠在固態下實現外界刺激適應性響應的材料顯得尤為重要。
水楊醛亞胺因具有固態光響應潛力而備受關注。研究團隊在前期研究的基礎上(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計出面向多重刺激適應性響應的水楊醛亞胺分子(圖1)。在固態下，初始堆積狀態時(Crystal I)，該材料表現出顯著的可見光誘導光致變色現象，顏色可在黃色和橙色之間迅速切換，且抗疲勞性能良好。當施加機械力時，材料原有的堆積結構被打破，轉變為無定形狀態(Amorphous)，此時失去光致變色性質，但獲得光致發光性能。同時，經60°C熱退火或飽和溶劑蒸汽處理，可恢復至初始堆積狀態，重新獲得光致變色性質。此外，240°C高溫下熱退火會導致分子構型和堆積結構重排，形成新的堆積方式(Crystal II)，從而顯著增強材料的光致發光性質。
圖2. 化合物1在防偽、信息加密及高溫檢測等領域的應用
研究團隊采用瞬態吸收光譜、單晶分析及DFT計算等手段驗證了該適應性材料的變化機制，并將其應用于光信息擦寫、防偽印章及熒光溫度計等領域(圖2)。
本研究工作得到了江蘇省“雙創團隊”、國家自然科學基金等項目的資助。
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