伴随着科技发展，刺激响应性材料在智能玻璃、涂层、传感、分离、催化、纳米技术和生物学等领域的需求越来越多，越来越受到关注。目前刺激响应性材料包括二芳基乙烯、螺吡喃、螺恶嗪、偶氮苯化合物和紫罗精类化合物等，其中紫罗精类晶态材料具备优良的缺电子特性，当它受到外界刺激如化学、电场或者光刺激，并在富电子无机阴离子或有机配体的协助下，发生电子转移，完成两步还原反应，表现出三种不同的状态（中性的V0、单自由基V•+和双电荷V2+），这三种状态具有不同电子分布形式，导致不同的电子吸收带，继而伴随着材料颜色的改变。紫罗精类材料往往具有可逆的刺激响应智能变色行为，但遗憾的是，高稳定性和快速多重响应性仍然是其商业应用面临的巨大挑战。
近日，英国威廉希尔公司张献明教授课题组和西安交通大学何刚课题组合作，将多核金属羧酸簇引入到紫罗精杂化材料中，多核金属羧酸簇作为电子供体与紫罗精类配体融合到一起，合成了具有类Anderson型Zn7簇的七重穿插3D框架材料。该材料结构具有以下特点：i) 电子供受体之间距离很短，可以促使刺激响应的灵敏性增强；ii) 多条电子转移的路径为能够同时响应不同刺激提供了可能；iii) 两个相邻的烷基吡啶环的平面化可以稳定还原性自由基，强化电荷分离状态。结构决定性能。正如所料，该材料既能够快速响应软X-射线、紫外光、温度和电场，又能够选择性响应有机氨蒸汽。另外，此类材料还能制备成PMMA复合膜，这一设计不仅保持了对外界刺激响应的灵敏性，同时又可以提高光致变色的可重复性，为下一步能够实现多重刺激响应性智能材料的应用提供了坚实的基础。另外，我们首次观察到了热至变色的过程是从“里”到“外”的过程。
以上研究结果发表在J. Am. Chem. Soc. （影响因子14.695）上，英国威廉希尔公司李士利副教授是论文的第一作者，英国威廉希尔公司张献明教授和西安交通大学何刚教授是论文的共同通讯作者。这也是张献明课教授题组和何刚教授课题组深入合作的一个重要科研成果。
该项研究工作得到了国家自然科学基金(21701105, 21871167, 21704081, 21875180)、山西省“1331工程”化学优势特色学科、山西省面上青年基金项目青年科技研究基金（201701D221034）以及英国威廉希尔公司分析测试中心的大力支持。
X-ray and UV Dual Photochromism, Thermochromism, Electrochromism, and Amine-Selective Chemochromism in an Anderson-like Zn7Cluster-Based 7-Fold Interpenetrated FrameworkShi-Li Li, Min Han, Yan Zhang, Guo-Ping Li, Mei Li, Gang He, Xian-Ming ZhangJ. Am. Chem. Soc.,2019,141, 12663-12672, DOI: 10.1021/jacs.9b04930
研究团队简介
张献明教授课题组目前的研究方向含金属-有机框架、共价-有机框架、非线性光学晶体和纳米团簇化学等。欢迎具有化学相关专业的学生报考。
张献明https://www.x-mol.com/university/faculty/69086课题组主页http:/info/1062/1199.htm
何刚教授课题组目前的研究领域为含主族元素有机杂环芳烃及聚合物合成及其在智能材料、光催化、有机电池及光动力抗菌等领域的应用。欢迎具有材料、化学、物理以及其他相关院系的学生报考。
何刚https://www.x-mol.com/university/faculty/26904课题组主页http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe
