江西师大兰若尘团队: 新型热稳定光驱动手性腙开关实现优异手性反转

学术   科学   2024-11-01 10:55   英国  

研究内容

手性腙光开关具有高热稳定性和负光致变色的特点,是制造热稳定光学器件的理想材料。然而,具有可逆反手性的手性腙却鲜有报道。

近日,由江西师范大学兰若尘教授团队开展科研工作,他们在 Chemical Science 期刊发表题为 “Dynamic Handedness Inversion of Self-organized Helical Superstructures Enabled by Novel Thermally Stable Light-driven Chiral Hydrazone Switches”(《新型热稳定光驱动手性腙开关实现螺旋超结构的动态手性反转》) 的论文详细阐述了一系列新型手性腙开关 HI-1、HI-2 和 HI-3。由于光诱导构型的改变,腙光开关在光刺激下呈现出优异的手性反转。

该团队通过合成三种腙开关分子实现 HTP 的显著变化和手性反转能力。HI-1、HI-2 和 HI-3 光开关由于基于分子内氢键的大连接区而具有较高的 HTP。在 450 nm 光照射下,由于腙分子具有优异的热稳定性,CLC 的节距可以达到多阶段的光稳态 (PSS)。也就是说,在 450 nm 可见光照射下,HI 的构型变化导致 π - π 相互作用减弱,使得左旋 HI-1、HI-2 和 HI-3 分子的 HTP 急剧降低。腙分子的进一步异构化使 HI-1、HI-2 和 HI-3 的手性发生逆转。并且在 340 nm 的光刺激下,腙分子的手性可以又逆转回左手性。通过在 LC 中引入任意一种新型手性腙开关,均可实现了任意彩色图案的书写和擦除。该独立、快速响应的显示器件在显示、圆偏振发光、防伪、加密等领域应用前景广阔。
  • 图 1. (a) HI-1、HI-2 和 HI-3 的光诱导 Z/E 异构化; (b) 光驱动 HI-1、HI-2 和 HI-3 诱导螺旋结构的螺距变化和旋向反转示意图。

由于腙开关具有优异的热稳定性,通过在不同时间使用光掩膜逐步照射 450 nm 光,可以在液晶盒中构建可编程的可见图案。通过这种方法,可以得到不同的可见光图案和信息,并进一步利用光照,对信息可以存储、擦除和重写。由于该光响应分子优异的热稳定性,所制备的信息存储材料能够在不同的光照强度和时间下显示特定的颜色,并在无光照刺激时保持长时间的稳定,表明该材料在信息加密与存储方面的巨大潜力。

  • 图 2. (Ⅰ-Ⅳ) 不同 450 nm 光强下获得花型 CLC 液晶盒; (a-h) 花型 CLC 液晶盒在 7 天和 30 天后的状态。

论文信息

  • Dynamic handedness inversion of self-organized helical superstructures enabled by novel thermally stable light-driven chiral hydrazone switches
    Jingyu Chen, Zichen Wang, Yuexin Yu, Jun Huang, Xinyu Chen, Tongji Du, Xinyue Song, Haiyang Yuan, Shuai Zhou, Xiang-Guo Hu, Xingping Zeng, Shengliang Zhong and Ruochen Lan*
    Chem. Sci., 2024
    https://doi.org
    /10.1039/D4SC05007J

作者简介

兰若尘 教授
江西师范大学

本文通讯作者,江西师范大学特聘教授,硕士生导师,主要研究内容包括光响应手性分子的设计开发和智能响应液晶高分子材料的制备,旨在通过液晶这一独特自组装结构,揭示微观分子机器与宏观功能材料的构效关系。近五年以第一作者或通讯作者发表 SCI 论文 30 余篇,独立工作以来,相关研究成果相继发表在 Adv. Mater., Chem. Sci., Mater. Horiz. 等知名学术期刊。授权国家发明专利 7 项,主持国家级和省部级项目5项。2021 年入选中国博士后创新人才计划,2024 年入选江西省赣鄱俊才青年人才托举项目。

期刊介绍

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rsc.li/chemical-science

Chem. Sci.

2-年影响因子*7.6
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CiteScore 分14.4
中位一审周期33 


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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)

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