分會(huì)

第二十四分會(huì)：功能晶態(tài)材料

摘要

近年來，科研人員從自然界中汲取靈感，開發(fā)了包括刺激響應(yīng)材料在內(nèi)的新一代智能材料。光作為一種清潔能源，具有可精準(zhǔn)和可遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)，使得光響應(yīng)材料受到廣泛關(guān)注。在本工作中，我們合成了(E)-2-氯-3-苯乙烯基喹喔啉(4HQXL)和它的三種鹵素取代衍生物4FQXL，4ClQXL和4BrQXL，并分別制備了它們的晶體。值得一提的是，4FQXL，4ClQXL和4BrQXL的針狀晶體在紫外光刺激下表現(xiàn)出先彎曲后旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)行為，這是一種不常見的光機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式。紫外光照時(shí)間依賴的吸收光譜、熒光發(fā)射光譜和核磁共振氫譜測(cè)試表明上述化合物在微晶中發(fā)生了光誘導(dǎo)[2+2]環(huán)加成反應(yīng)。借助X-射線單晶衍射數(shù)據(jù)分析，我們認(rèn)為這些針狀晶體的光致動(dòng)行為分為兩個(gè)過程。首先，在受光輻照晶面上的分子發(fā)生光二聚反應(yīng)，導(dǎo)致晶面膨脹彎曲，帶動(dòng)了整個(gè)晶體的背光彎曲。隨后，相鄰的晶面產(chǎn)生了不同方向的彎曲，這兩個(gè)彎曲的疊加導(dǎo)致了晶體的旋轉(zhuǎn)。這種先彎曲后旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)最大限度地實(shí)現(xiàn)了光能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，是一種對(duì)光的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，與自然界中向日葵的向光旋轉(zhuǎn)相類似。此外，基于4HQXL的塊狀晶體在紫外光照射下表現(xiàn)出明顯的光致炸裂及跳躍行為。綜上，在分子骨架中引入鹵原子實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子在晶體中排列方式的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式從光致炸裂、跳躍到光致彎曲、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)變。本工作開發(fā)了具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的光致動(dòng)有機(jī)分子晶體，為光機(jī)械效應(yīng)的體系選擇和應(yīng)用拓寬了思路。

關(guān)鍵詞

分子晶體，自適應(yīng)調(diào)節(jié)，光驅(qū)動(dòng)器，光機(jī)械效應(yīng)，[2+2]環(huán)加成反應(yīng)

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