当前位置 : X-MOL首页行业资讯 › 链长调控的1D与3D超分子结构相互转变的力敏及压敏发光变色材料

链长调控的1D与3D超分子结构相互转变的力敏及压敏发光变色材料

具有四方平面构型的金属铂(II)配合物,在π-π堆积、金属-金属相互作用驱动下可以发生有序的自组装,进而影响电子分布及激发态性质,通过外场调控,如热、蒸汽、机械力等,表现出微扰放大效应,产生丰富的超分子自组装行为和光学性质,可用于功能化刺激-响应材料的开发和设计,比如发光传感、催化、生物分子标记和信息存储等。其中机械力调控的光学材料得益于不损坏样品以及外力大小可控等优势,引起广泛关注。因此通过结构设计获得力敏和压敏发光变色材料一直是该领域的研究热点。


香港大学中山大学任詠华教授(点击查看介绍)团队以两亲性铂(II)配合物功能分子为构筑基元,发展了颜色与发光色度双重响应的磷光薄膜并用于制备写入-擦除器件及二进制存储器件(J. Am. Chem. Soc., 2017139, 13858-13866)。进一步以铂(II)配合物为两翼,以刚性的芳香基团为轴,构筑了双核金属铂(II)分子合页,基于电子分布和光学性质在分子构象转变过程中的协同效应,建立了以发光色度为输出信号,可视化监测分子合页转动行为的方法(PNAS2019116, 13856-13861)。


近期,该团队通过改变双核分子中心轴上柔性链的长度,实现了对分子组装结构与光学行为的调控。结果表明,链长不仅对物质的光学性质产生重要的影响,实现了对配合物激发态的调控(图1)。

图1. 分子结构及光学、溶解性变化


首先,晶体结构表明:由分子间π-π及金属-金属相互作用主导形成1D链状结构的深红光材料和由分子间π-π作用、以及C−H•••π和C−H•••F分子间氢键等协同作用主导形成3D网状结构的黄绿光材料(图2)。两类材料在研磨剪切力和溶剂蒸气作用下可以相互转变,而在持续静水压下,由于缺少剪切力,两类材料的发光机制并不发生变化,基于两类材料组装后铂(II)平面结构部分重叠程度的差异,深红光材料发光红移且强度减弱,黄绿光材料发光逐渐猝灭(图3和图4)。

图2. 由分子间π-π及金属-金属作用主导的1D链状结构深红光材料和由分子间π-π作用、以及C−H•••π和C−H•••F分子间氢键等协同主导的3D网状结构绿光材料的晶体堆积结构

图3. 两类材料不同的力敏及压敏光学性质


图4. 两类材料在研磨和加压下不同的响应机制


深入研究表明,双核分子中心轴上柔性链长度的不同造成链的伸展方式和方向的差异、分子内不同的C−H•••π相互作用以及扭转角的显著差异,最终导致分子间堆积方式的不同,分别获得了深红光1D链状材料和黄绿光3D网状材料(图2和图5)。

图5. 链长调控分子内相互作用及空间大小变化导致不同的分子间组装方式获得1D链状结构和3D网状结构光学材料


综上,该工作通过柔性链的长度,实现了对分子组装结构及光学性质的调控,研究了其分子结构、组装方式、光学性能与外界场刺激的关系,获得了不同的力敏及压敏光学材料。


相关工作发表于J. Am. Chem. Soc.上,文章的第一作者是艾叶叶博士,香港大学与中山大学的任詠华教授、李永光教授(现杭州师范大学)以及吉林大学的邹勃教授为论文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金的支持。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Realization of Distinct Mechano- and Piezochromic Behaviors via Alkoxy Chain Length-Modulated Phosphorescent Properties and Multidimensional Self-Assembly Structures of Dinuclear Platinum(II) Complexes

Yeye Ai, Yongguang Li,* Michael Ho-Yeung Chan, Guanjun Xiao, Bo Zou,* and Vivian Wing-Wah Yam*

J. Am. Chem. Soc., 2021143, 28, 10659–10667, DOI: 10.1021/jacs.1c04200


导师介绍

任詠华

https://www.x-mol.com/university/faculty/239186 


如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOLx-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!

英语语言编辑翻译加编辑
开学季购书享好礼新
有奖问卷征集新
材料学领域约200份+SCI期刊
定位全球科研英才
中国图象图形学学会合作刊
东北石油大学合作期刊
动物源性食品遗传学与育种
专业英语编辑服务
上海交大
北京大学
西湖大学
多次发布---上海中医药
中科大
杜克大学
复旦大学
中科大
新加坡
南科大
ACS材料视界
down
wechat
bug