近日，江南大学纺织科学与工程学院王潮霞教授团队在用于多信号输入分子逻辑的光控型温致变色开关研究方面取得重要成果。该成果发表在《Angewandte Chemie International Edition》，题为“Optically Controlled Thermochromic Switching for Multi-Input Molecular Logic”。
三组份温致变色染料是由隐色体染料、显色剂以及溶剂构成的温致变色响应材料，其因色谱广、温变颜色对比度高、循环性好受到广泛的关注以及研究。王潮霞教授团队首次将偶氮苯光响应分子引入三组份温致变色体系，通过偶氮光异构特性光控开关温致变色功能。本文通过实验与理论计算结合的手段，阐明了温致变色过程光控制的内在机理，也为后续在多输入分子逻辑应用、广光谱开发以及太阳能存储等领域奠定基础。基于三组份温变色染料体系质子化变色机理，通过设计合成新型偶氮苯分子作为“锁”，光控开关隐色体染料与显色剂分子之间的键合作用力。本文以十四烷氧基偶氮苯（AZO(14)）为光响应分子，添加到由隐色体染料黑（ADMF），双酚A（BPA）以及十四醇（TD）构成的三组份体系中。依据红外光谱监控隐色体染料（ADMF）的酯基（闭环）或者羧基（开环）结构的位移，证明Z-AZO(14)确实阻断了显色剂分子和隐色体染料的结合，并通过DFT计算得到Z-AZO(14)与BPA之间的结合能比E-AZO(n)与显色剂之间的结合能，且ADMF与BPA结合能恰好介于E-AZO(n)与BPA和Z-AZO(14)与BPA之间结合能之间。因此，AZO(14)的异构能够有效控制BPA与ADMF的结合，从而实现光控型温致变色开关。依据光控温致变色体系控制机理以及颜色变化性能，该论文展示了多输入分子逻辑的信号输入以及输出形式。在此逻辑体系中，输出结果不仅仅依赖于输入信号的种类，而且受到输入信号顺序的影响。偶氮苯光异构是针对显色剂分子的控制，不限制隐色体染料的选择，因此可适用了大部分三组份变色体系，从而可以达到广色域的目的。此外，偶氮苯分子具有光储能性能，其也有望应用于太阳能储能领域。该论文第一通讯单位为江南大学，由江南大学王潮霞教授和查尔姆斯理工大学Kasper Moth-Poulsen教授为该论文的通讯作者，江南大学博士生费良为该论文的第一作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和欧洲研究委员会等基金资助。近年来王潮霞教授团队在新型光致或温致响应材料方面取得了一系列研究成果，相关研究成果以通讯作者在Angew. Chemie - Int. Ed.（2022），J. Am. Chem. Soc.（2020），Adv. Funct. Mater.（2020），Energy Storage Mater.（2021）等权威期刊发表高水平论文。
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
