华东理工大学田禾院士、张隽佶JACS:新时尚的复古风:通过三重态光反应通道与电荷转移复合敏化剂进行红移光开关

文摘   2025-01-31 17:41   江西  

声明:【荧光超分子科学】旨在分享学习交流荧光,超分子等领域的最新资讯及研究进展。在这里仅供交流使用,如涉及版权问题,请联系删除。投稿、荐稿、转载、合作或文章问题等请后台联系小编。感谢各位关注!

原文链接:10.1021/jacs.4c18682

三重态敏化已被证明对于创建在整个可见光光谱范围内操作的光开关非常有用。虽然设计高效的三重态敏化剂对于建立可见光光致变色至关重要,但它仍然是一项有吸引力但具有挑战性的任务。

在这项工作中,华东理工大学田禾院士、张隽佶团队提出了一种通用策略来制造具有分子间电荷转移复合物 (CTCs) 的三重态敏化剂。通过微调各种供体和受体单元之间的相互作用,制备了一系列具有增强可见光吸收和独特窄ΔEST特征的 CTC 敏化剂。借助这一点,通过在三重态光反应途径上将 CTC 敏化剂与经典二芳基乙烯 (DAE) 光开关集成在各种基质中,实现了双向可见光光致变色 (475 nm/605 nm)。随后介绍了概念验证应用,例如光响应印刷和机械辅助印台。 CTC 敏化剂的灵活可及性和可调性有利于在可见光区域内运行的光响应系统的通用和定制生产。相关研究成果发表于J. Am. Chem. Soc》上。

图文解析

1. (a) 电子供体和电子受体之间的 CT 相互作用导致 HOMO-LUMO 能隙变窄,从而产生红移吸收带。(b) 通过供体和受体相互作用产生的 CTC 导致空间分离的 HOMO-LUMO 轨道,从而缩小激发单线态和三线态能态 (ΔEST) 之间的间隙。(c) 用窄ΔEST 敏化剂进行三线态-三线态能量转移 (TTET) 诱导可见光光致变色的工作机制说明。(d) 用苯并[b]噻吩衍生供体和四氰基苯受体制造三线态敏化剂。由 CTC 三线态敏化剂促进的 DAE (475 nm/605 nm) 的三线态敏化可见光光致变色。

2. (a) 通过研磨程序制备 CTC 的示意图。光学图像分别显示了从供体和受体粉末到 CTC 的颜色和荧光变化。(b) IMBT 供体(粉色)、TCNB 受体(蓝色)和所得 IBTC 复合物(橙色)的归一化吸收光谱。(c) IMBT 供体(蓝色)、TCNB 受体(黑色)和所得 IBTC 复合物(红色)的 PXRD 图案。(d) IBTC 复合物的光学(顶部)和共聚焦激光扫描显微镜(底部)图像。(e) 苯并[b]噻吩-四氰基苯 CTC 的归一化发射光谱:BTC(黑色)、MBTC(灰色)、IBTC(蓝色)的荧光发射和 IBTC(红色,77 K)的磷光发射。 (f) 苯并[b]噻吩-四氰基苯 CTC 的发光寿命光谱:IBTC(红色,535 nm)、MBTC(蓝色,515 nm)和 BTC(黑色,490 nm)。τdelay:延迟荧光寿命;τprompt:即时荧光寿命。(g) IBTCIMBT-TCNB)共晶结构,距离以 Å 为单位,堆叠供体-受体平面之间的平均距离以及几乎在同一平面上的最近供体和受体之间的距离(I-N 距离以 −C-I···N≡C- 为单位)。

3. (a) DAE-1/IBTC 在交替 475/605 nm 照射下的双向可见光光致变色性能。DAE-1/IBTC 475 nm 照射前 (黑色) 和后 (红色,PSS) 以及在 605 nm 照射下的光脱色 (蓝色)。插图:在交替 475/605 nm 照射下粉末中 DAE-1/IBTC 的颜色变化照片。 (b) DAE-1/IBTC 在交替 475/605 nm 照射下的光切换荧光性能。DAE-1/IBTC 475 nm 照射前 (黑色) 和后 (红色,PSS) 的发射。随后的 605 nm 照射恢复了发射 (蓝色)。插图:在光切换后粉末中 DAE-1/IBTC 的荧光变化照片。 (c) 550 nm 的吸收处测量的 DAE-1/IBTC 通过交替 475/605 nm 照射的重复切换循环和抗光疲劳性。(d) PMMA 薄膜中 DAE-1/IBTC 双向可见光光开关的光学图像:左,IBTC 复合物;中,DAE-1 光开关;右,DAE-1/IBTC 光致变色复合材料。(e) 535 nm 处测量的具有不同比例的 DAE-1 光开关(25%−200%)的 IBTC 三重态敏化剂的延迟发光寿命光谱。(f) 520 nm 处测量的 IBTC 三重态敏化剂(红色)和 DAE-1/IBTC(黑色)的瞬态吸收衰减。(g) 不同衰减时间下 DAE-1/IBTCPMMA 中,31 wt%)的时间分辨瞬态吸收光谱。 (h) 根据在 CAM-B3LYP TDA/6-311(d) 水平上进行的 DFT 计算,DAE-1 光开关的 S0(蓝线)和 T1(橙线)势能表面的轮廓。反应坐标 q 在这里通过中心 C-C 键距(Å)简化。(i) 分别通过匹配和不匹配的激发三重态上的三重态敏化说明可见光光致变色机制。

4. (a) 使用市售喷墨打印机进行纸张打印的示意图,该打印机的墨盒中装有不同的墨水:IBTC 复合物;DAE-1/IBTC 光致变色复合物;DAE-1 光开关。(b) 打印在纸上的字母照片,在 475605 302 nm 的循环照射下颜色发生变化。(c) 自制印台的制备示意图,印台包含 IMBT 供体和 DAE-1 光开关,滤纸包含 TCNB 受体。(d) 通过冲压在滤纸上原位生成 IBTC 敏化剂以及 DAE-1/IBTC——机械压机促进混合。四个汉字(印章上刻着,合起来意思是“光致变色”)呈现黄色(CTC 形成),并分别使用手持式 475 605 nm LED 灯依次进入彩色(变为红色)和还原(回到黄色)循环。

科研服务

荧光超分子科学
致力于分享光致发光,超分子领域相关文献;分享化学相关知识。商务合作,文献投稿等请联系Chemz6。
 最新文章