光 变 色 材 料 领 域 先 行 者
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光致变色材料在紫外线(UV)或可见光照射后会改变颜色,然后恢复到原来的状态。此时,如果光致变色材料仅通过另一波长的光照射来返回其原始状态,这种现象称为P型光致变色。P型光致变色染料在过去十年中受到越来越多的关注,因为工业界和学术界试图将基于光致变色的新应用实现商业化。例如,光学电路在计算机处理期间需要释放分流电子,这会严重影响计算机的速度和功耗。而利用光学原理制成的基于P型染料的电子元件(如开关和逻辑门)就引起了科学界广泛的兴趣。光学分子机器也是开发下一代存储器技术的一部分,理论上可以提供比现有系统更大的数据存储密度。通过将P型染料共价连接到非光致变色系统,已经产生了许多信息技术中感兴趣的新材料。对于上述应用,两种研究最多的染料类型分别是俘精酸酐和二芳基乙烯类,因此它们将在下文中进行讨论。
俘精酸酐
俘精酸酐的光致变色依赖于UV光引发闭环而不是开环。逆反应不会发生热,但需要吸收某些波长的可见光。因此,与吡喃和恶嗪衍生的着色剂不同,活化的俘精酸酐不会在黑暗中漂白。存在进一步的差异,虽然螺环化合物必须在溶液中才能显示出有用的光致变色,但俘精酸酐也可以作为固体的光致变色。可以获得宽色域:虽然更简单的衍生物可以提供从几乎无色到黄色和红色的转变,但通过适当的分子设计,可以吸收到红外区域。
尽管俘精酸酐已用于传统的着色区域,如纺织品和印刷油墨,但它们对功能性应用更感兴趣。例如,曾经作为Aberchrome 540商业上可获得的染料12已广泛用于化学光度法。Fulgides和相关系统作为光开关和存储器应用的候选者继续受到关注。
二芳基乙烯
二芳基乙烯类化合物具有热稳定性,该类分子比俘精酸酐更具弹性且易于合成。
这种类型的材料作为光学开关十分具有潜力,目前已经被应用于纳米技术领域。通过利用染料晶体中的光致变色现象,某些分子可以作为光驱动分子机器的基础。部分研究还报道了关于该类材料的聚合物表面性质的控制。目前,该类分子合成的选择性和产量仍是制约商业化生产的大问题。也许未来,通过解决这些关键的技术性问题,P型光致变色染料将深刻地影响现有的光致变色染料商业市场布局。
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