研究进展：分子光开关能够通过光刺激实现其结构和电子性质的可逆转变。已开发的光开关，如二苯乙烯和偶氮苯，在数据存储、光控制催化等多个领域中具有广泛的应用前景。此外，通过引入杂环、桥接、卤化等方法，能够改变光开关的结构并提高其性能。目前，氮杂二芳基乙烯已成为一种新型光开关，其碳键连接被碳氮连接所取代，分子结构的变化使氮杂二芳基乙烯的性质发生变化，增强了二芳基乙烯的多功能性和应用范围。研究表明，氮杂二芳基乙烯在芳构化过程中形成了碳氮双键，并通过打开噻吩环生成两性离子，两性离子进一步发生异构化。然而，只有两性离子的形成反应是光响应的，而恢复初始状态的逆反应则无法利用光刺激触发，只能通过热激活的手段促使反应发生。此外，只有在加入酸后，光开关体系才能达到明显的热稳定性，从而避免在Z和E两种异构体的异构化过程中出现任何一种异构体显著积累的现象。 解决方案：在本工作中，作者开发了一种新型两性离子氮杂二芳基乙烯光开关。在两种不同波长的光刺激下，该光开关在初始状态和两性离子Z同分异构体（亚稳态）之间能够实现完全可逆的光切换。此外，通过改变光的波长，两性离子中的Z异构体能够进行双键异构化并以高达87%的转换效率转变为E异构体（图1），而E异构体在溶液中具有高度稳定性，在溶剂交换后进行热异构化方可恢复其初始状态。因此，该光开关能够在三种状态中可逆并高效地发生转换，实现对热异构化能垒的调控并释放能量。对于其多态可控性则不需要通过添加酸实现。此外，氮杂二芳基乙烯也是一种有效的的光控触发器，可诱导丙烯酸甲酯（MA）发生自由基聚合（图2）。![]()
图1：氮杂二芳基乙烯光开关的示意图。
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图2：丙烯酸甲酯（MA）的光诱导自由基聚合。
结论：综上所述，作者开发了一种两性离子氮杂二芳基乙烯光开关，在不同波长的光刺激下，其可在三种开关状态中可逆且高效地切换。此外，该光开关也可作为诱导自由基聚合的光控触发器，具有广阔的应用前景。参考文献：Henry Dube et al. Second
Generation Zwitterionic Aza-Diarylethene: Photoreversible CN Bond Formation,
Three-State Photoswitching, Thermal Energy Release, and Facile Photoinitiation
of Polymerization. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202415961.
