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闫东鹏老师Angew. Chem. Int. Ed.文章介绍

发布时间: 2020-09-21  浏览次数:

光驱动机械智能响应材料因其在分子机器,人造肌肉和仿生学的潜在应用引起研究者的广泛关注。然而,如何基于同一分子实现可控的光驱动晶体宏观运动仍面临很大的挑战。近期,新葡萄京官网8455闫东鹏教授研究组通过氢键共晶组装方法,选择同一主体分子4-(1-萘乙烯)吡啶,设计制备出两种同构的氢键分子共晶材料,并对它们各自表现出的宏观动态光机械响应和静态光子学特征进行深入研究。

图1. 4-(1-萘乙烯)吡啶分别与两种共组装单元 2,3,5,6-四氟苯甲酸,2,3,5,6-四氟-4-羟基苯甲酸形成的分子共晶以及表现出的不同光刺激响应行为。

在紫外光照射下,4-(1-萘乙烯)吡啶和2,3,5,6-四氟苯甲酸形成的共晶表现出快速的宏观跳跃及运动的行为,光照时间和晶体尺寸影响光敏反应的快慢;而对于4-(1-萘乙烯)吡啶和2,3,5,6-四氟-4-羟基苯甲酸共晶,光照后晶体依然完好无损,发射波长及强度并未改变。在365nm 激光照射下呈现明显的偏振各向异性以及光波导效应。作者对两种同构型的晶体表现出截然不同的光学特征进行了晶体结构研究发现,4-(1-萘乙烯)吡啶和2,3,5,6-四氟苯甲酸共晶因为光照过程中促使4-(1-萘乙烯)吡啶发生[2+2]环加成反应,而4-(1-萘乙烯)吡啶和2,3,5,6-四氟-4-羟基苯甲酸结构中,强O‒H…O氢键牢牢限制和锁住4-(1-萘乙烯)吡啶分子运动,此外,后者共晶里的氢键占15.3% 明显高于前者(11.4%)。因此,通过选择合适共晶组装单元构筑氢键分子晶体为今后设计可控的光机械和光子材料提供一种有效的方法,也为开发出更多的光制动器和光子能量转换晶态材料打开新思路。

图2. (4-(1-萘乙烯)吡啶)与2,3,5,6-四氟-4-羟基苯甲酸共晶和(4-(1-萘乙烯)吡啶)和2,3,5,6-四氟-苯甲酸共晶不同的氢键作用力。

这一工作近期发表在Angewandte Chemie International Edition上,研究得到了得到国家自然科学基金,教育部霍英东青年教师基金,英国皇家学会牛顿高级学者基金,北京市科技新星计划等课题资助,文章的通讯作者为闫东鹏教授,第一作者是新葡萄京官网8455博士生李树珍,博士生路博和方晓雨参与了该项工作。

文章链接:https://doi.org/10.1002/anie.202009714

Shuzhen Li, Bo Lu, Xiaoyu Fang, and Dongpeng Yan*, “To Jump or Not”: Manipulating Light-induced Dynamic Macro-movement and Static Photonic Properties within 1D Isostructural Hydrogen-bonded Molecular Crystals, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI:10.1002/anie.202009714

 

 

 


 

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