自适应光致变色！电子科大，最新Science子刊！
学术
2024-11-12 08:18
河南
主动伪装是生物界的一种独特能力，使得生物能够根据环境变化主动改变其外观，从而实现与环境的完美融合。由于其广泛的应用潜力，主动伪装成为了近年来的研究热点。然而，现有的人工主动伪装系统通常依赖于复杂的电子设备集成，面临着结构复杂、可用性差和成本高等问题。为了克服这些挑战，电子科技大学光电科学与工程学院王东升副教授、郑永豪教授以及韦晨教授等人在Science Advances期刊上发表了题为“Self-adaptive photochromism”的最新论文。科学家们提出了基于材料内在功能的主动伪装策略。自适应光致变色（SAP）作为一种新型的伪装技术，通过使用负光致变色的供体-受体Stenhouse加合物（DASA）和非光致变色的有机染料，将材料的颜色直接与入射光的颜色相匹配，实现了主动伪装的功能。实验表明，这种材料在黑暗中呈现黑色状态，并能够通过背景光的传输与反射诱导颜色的自发切换，从而展现出类似生物的主动伪装能力。这一研究成果表明，通过材料本身的光致变色特性，可以实现更简便、更经济的主动伪装系统，为未来相关领域提供了新的研究方向和技术路径。1. 实验首次提出自适应光致变色（SAP）作为材料的内在功能，成功实现了基于材料的主动伪装。该技术通过设计负光致变色相的供体-受体Stenhouse加合物（DASA）和固定相的有机染料，使材料能够在不同环境条件下自发切换颜色。2. 实验通过DASA的线性到环状异构化响应特定波长的入射光，成功实现了颜色的切换。通过这种方式，材料在黑暗中保持黑色状态，并在光照下根据背景的透射光和反射光自动改变颜色，展示了优秀的主动伪装能力。3. 实验通过将聚己内酯与SAP材料结合，制备了可广泛应用于不同表面的SAP薄膜和涂层。结果表明，该材料具有较好的颜色切换性能和适应性，能够在不同光照条件下实现伪装效果。
本文的研究展示了自适应光致变色（SAP）材料在伪装系统、智能涂层和显示设备中的巨大潜力。通过优化光致变色分子（DASA）和固定相（非光致变色有机染料）的组合，成功实现了材料颜色的可控转换，且能在复杂多变的背景下进行有效的主动伪装。这一技术的关键在于光照条件下材料能够迅速反应并切换颜色，解决了在多色复杂环境中的伪装问题。尤其是，使用聚己内酯（PCL）作为基体的固态SAP材料进一步拓展了其在实际应用中的可能性。然而，研究也揭示了当前材料的局限性，尤其是在颜色调控范围上的不足，紫色和蓝色的缺失限制了其应用范围。这一挑战为未来的研究指明了方向，开发能够在蓝光区域吸收的负光致变色分子将是一个重要的突破。此外，SAP材料作为一种新的内在特性，可能引领无源伪装和防伪技术的发展。未来的研究可以进一步探索不同波段的光致变色分子，推动这一技术在更多领域的应用。Fanxi Sun et al. ,Self-adaptive photochromism.Sci. Adv.10,eads2217(2024).DOI:10.1126/sciadv.ads2217🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
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