光响应有机功能材料,包括光致变色材料、室温磷光材料等,近年来因其优异性能而备受瞩目。然而,大多数已报道的光响应有机材料功能单一,通常需要紫外光激活,这些显著限制了它们在多通道信息存储等领域的应用。因此,开发多功能有机材料,特别是能被可见光激发的材料,已成为一个重要的研究方向。然而通常情况下,由于光致变色的光化学反应和室温磷光过程在材料受光激发时存在动态竞争,开发能够同时实现光致变色和室温磷光特性的材料面临重大挑战。

近日,西北工业大学的黄维院士和于涛教授团队通过赋予有机光致变色材料室温磷光特性,结合局域刚性设计策略与主客体策略构建系列可见光激发的有机光致变色室温磷光材料(DBTDpH@EA:AA、DBTDpF@EA:AA和DBTDpCl@EA:AA)。通过在三芳基乙烯骨架中引入二苯并噻吩构建闭环态扩展π共轭体系,实现了吸收峰与激发光谱的红移。卤素原子与扭曲分子构型产生的丰富分子间相互作用加之聚合物基质的作用共同有效稳定了三线态激子并降低能量耗散,从而同步赋予材料可见光激发的光致变色与室温磷光特性。除此之外,还对其相关的光物理研究、单晶分析和密度泛函理论(DFT)计算进行了研究,以阐明可见光激发的有机光致变色室温磷光材料的内部机制,并提出这种新型智能材料的设计策略。研究成果以“3D Printable Materials with Visible Light Triggered Photochromism and Room Temperature Phosphorescence”为题近期发表在国际顶级期刊J. Am. Chem. Soc.上。西北工业大学博士生肖雨欣、硕士生李家辉为本文共同第一作者,西北工业大学柔性电子研究院黄维院士和于涛教授为本文的共同通讯作者。
研究表明,该系列材料可与数字光处理(DLP)3D打印技术实现三维结构精准制备。基于此,这项工作还实现了浓度依赖的信息加密如下图。这项工作为在先进信息存储和三维结构构建提供了材料基础。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00976
(文字:肖雨欣 审核:王学文)