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我校在光致动晶体研究领域取得重要研究进展

  2023-10-30 09:05:22  

近日,我校化材学院彭江副教授在化学国际顶级期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》(SCI一区,IF=16.6) 发表题为〝Mechanical Effects of Elastic Crystals Driven by Natural Sunlight and Force〞的论文。彭江副教授为第一作者和通讯作者,硕士生韩楚楚为第二作者,我校贾俊辉教授和天津师范大学薛鹏冲教授为共同通讯作者,我校为第一作者单位。

自从Trommsdorff在1834年首次发现 ɑ-桑托宁晶体暴露在阳光下会发生“爆炸”以来,有机晶体的光致动现象逐渐被发现并得到了深入的研究。但是已报道的光致动晶体普遍较脆,同时激发波长主要集中在紫外区,这些弱点大大限制了此类材料的应用。因此,制备可见光驱动的柔性(弹性或塑性)晶体是一个非常大的挑战。

彭江、贾俊辉和薛鹏冲共同提出如下的解决方案:1.在分子中引入分子间氢键构筑单元来点亮晶体的弹性;2.引入D-π-A结构来促进分子的吸收红移至可见区,成功合成并制备了基于巴比妥酸衍生物(BPDT)的弹性晶体。

该晶体具有以下优点:

(1)光照前,晶体拥有优异的弹性性质。

(2)晶体在太阳光照射下可以发生塑性变形。

(3)塑性变形后的晶体依然拥有优异弹性性质。

该研究首次报道了自然光驱动的弹性晶体,为光致动晶体开辟了新的方向。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202311348(来源:科技部)

图1. BPDT分子[2+2]环加成反应示意图及自然光照和力驱动下晶体弯曲机理示意图

图2.自然光和机械力驱动下BPDT晶体弯曲(10771.36 × 100.87 × 97.06 μm3)图片(所有图片具有相同的比例尺;从d到f累计照明时间为330秒;晶体从g开始旋转180度;从g到i累计照明时间为227秒)