20091224-前沿领域系列专题讲座.ppt

光致变色材料简介 报 告 内 容 概念、发展历史和应用领域 研究体系、面临的问题和当前研究热点 研究手段 参考文献 报 告 内 容 概念、发展历史和应用领域 研究体系、面临的问题和当前研究热点 研究手段 参考文献 光致变色概念 反应可逆 “颜色”定义 狭义：R和P具有不同的肉眼可识别的颜色 广义：R和P具有不同的电子振动吸收谱（UV-vis） R和P在一定条件下是稳定的 R和P可以是单分子也可以是多分子 至少一个方向需要光激发，且既可以是单光子作用也可以是多光子作用 往往伴随着其它性能的改变：发光、电导、磁性、折射系数、介电常数、氧化还原电位、溶解性、湿度、粘度、机械效应等 光致变色的发展历史 光致变色的应用领域 报 告 内 容 概念、发展历史和应用领域 研究体系、面临的问题和当前研究热点 研究手段 参考文献 光致变色研究体系 面临的问题 当前研究热点 报 告 内 容 概念、发展历史和应用领域 研究体系、面临的问题和当前研究热点 研究手段 参考文献 光致变色研究手段 报 告 内 容 概念、发展历史和应用领域 研究体系、面临的问题和当前研究热点 研究手段 参考文献 参考文献 电学性质 电流密度 A. J. Kronemeijer et al., Adv. Mater., 2008, 20, 1467. 磁学性质 M. Morimoto et al., JACS, 2009, ASAP. 催化性质 H. D. Samachetty, and N, R. Branda,* Pure Appl. Chem., 2006, 78, 2351. 光机械性质 分子剪刀 H. Kai et al., JACS, 2008, 130, 6725. 吸附和释放 周期亚孔有机硅 N. K. Mal, M. Fujiwara, Y. Tanaka, Nature, 2003, 421, 350. 开发新体系光致变色材料 是否变色 UV-vis谱 波长覆盖范围（具体什么光源） 改变激发波长看吸收谱响应以及颜色变化 可逆性 看不同波长的光、不同温度及其它条件是否能使物质褪色 热稳定性 各种热分析手段，如TG、DSC等 寿命 UV-vis谱 量子产率（转化率） 溶液：A = ?CL 朗伯比尔定律 晶体：① 溶解按照溶液方法进行； ② 测试晶体结构，看无序程度； 响应和灵敏度 物种 四大谱、x射线衍射、元素分析… 时间分辨技术和闪光光解技术 循环次数/疲劳 UV-vis、NMR、IR、PL等能够体现可逆变色特征的各种手段 晶体结构变化 测薄、小晶体光照前后的晶体结构 采用双光子激发技术最好： J. Harada et al., JACS, 2008, 130, 7085. 是否为自由基类型 理论计算 EPR 氧气影响实验 表面还是整体的变色 XPS、穆斯堡尔谱等 金属价态等变化 其它性能测试 发光、电学、磁学… * 结构化学基础研究室 前沿领域系列专题讲座 光致变色反应的势能–反应坐标示意图 研究走势图 关键词：photochromi*, 近8000篇 几个重大历史事件 1867年 J. Fritzshe 并四苯 J. Fritzsche, Comptes Rendus Acad. Sci., Paris, 1867, 69, 1035. 1876年 E. ter Meer 二硝基甲烷的钾盐 E. ter Meer, Ann. Chem., 1876, 181, 1. 1881年 T. L. Phipson 锌颜料 T. L. Phipson, Chem. News, 1881, 43, 283. 1899年 W. Marckwald “phototropy” W. Markwald, Z. Phys. Chem., 1899, 30, 140. 1916年 M. S. Rindel 磷钨酸 开启多酸的光致变色化学研究 M. S. Rindel, African J. Sci., 1916, 11, 362. 1950年 Y. Hirshberg 首次提出“photochromism” 1960s UV、NMR、X-ray、IR、时间分辨技术和闪光光解技术等新技术出现极大促进了光致变色研究的发展 A. G. Massey, a