二芳基乙烯类化合物用作光开关的最新研究

本文在综述二芳基乙烯类化合物各种性能的基础上,重点介绍了二芳基乙烯类化合物作为荧光光控开关、荧光共振能量转移、光致变色电开关、光致变色磁开关、光致变色液晶开关和多功能光致变色开关的最新发展动态,以及二芳基乙烯类化合物的形态对光开关性能的影响。最后对未来光存储材料的研究趋势作了展望。     

含三苯胺基团的二噻吩乙烯光致变色化合物的合成及性能研究

以5-氯-2-甲基-3-乙酰基噻吩和二苯氨基苯甲醛为原料,经Aldol反应、Michael反应及McMurry反应,将光致变色单元和三苯胺基团结合起来,合成了三种二噻吩乙烯类光致变色化合物1a～1c,并通过MS,¹H NMR和¹³C NMR对其结构进行了表征.与以往主要从两侧噻吩环引入不同功能性基团的研究不同,本文将具有荧光性的三苯胺基团通过单键桥连至环戊烯β位上,在保持光致变色反应活性的同时,也避免其它功能性基团对二噻吩乙烯骨架的影响.通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了其在溶液及聚甲基丙烯酸甲酯薄膜中的光致变色性能和荧光性能.在302 nm紫外光照射下,1a～1c的溶液和薄膜由无色变为黄色,并能快速达到光稳态;用450 nm蓝光照射时,能在较短时间内恢复至无色.在紫外光的激发下,1a～1c的最大荧光发射波长随着取代基R供电子效应的增强而增大;1a～1c在正己烷、甲苯和乙酸乙酯中具有较强的荧光,在乙腈中荧光较弱,而在氯仿中几乎没有荧光.在302 nm紫外光照射下,1a～1c的三苯胺基团和二噻吩环戊烯基团之间发生荧光共振能量转移,其荧光强度随着光照时间的延长逐渐降低,表明其具有作为荧光分子开关的潜力.     

1,2-二芳基乙烯分子无损读取研究

1,2-二芳基乙烯类光致变色分子具有优良的热稳定性和耐疲劳性.它们作为新一代的光存储材料以及分子器件中光电微观性质控制的分子开关,引起了人们的重视.本文介绍了1,2-二芳基乙烯类光致变色分子的合成方法和光致变色性质,重点综述了这类分子在无损读取光存储材料方面的研究进展.     

一个新颖的光磁性二噻吩乙烯铜配合物的合成和光致变色性质

合成了一个新颖的金属铜和1,2-双(2′-甲基-5′-(4″-吡啶基)-3′-噻吩) 全氟代环戊烯 (BM-4-PTP)配合物,并用红外、核磁共振、元素分析进行了表征。研究了配合物在晶体相的光致变色性质和磁性性质。在光激发下,配合物[Cu(BM-4-PTP)₂(CF₃COO)₂](THF)₂(H₂O)₂(1)在晶体相显示出可逆的光异构反应。有趣的是,伴随着光致变色反应,配合物1的开环体(1o)和闭环体(1c)在晶体相还显示出磁性差异,1o和1c的磁化率可逆地发生变化,说明由于开环异构体和闭环异构体的π共轭结构不同,通过配体BM-4-PTP桥联的铜离子之间的相互作用可以被光引发。     

新型β-位烷基修饰卟啉二噻吩乙烯光致变色分子的合成与性能

以乙酰乙酸乙酯为原料,经5步反应制得3,3′-二甲基-4,4′-二乙基二吡咯（1）;以2-甲基噻吩为原料,经4步反应制得含醛基的二噻吩乙烯中间体（2）; 1和2经自缩合反应合成了新型的卟啉分子开关1-（2-甲基-3-噻吩基）-2-[2-甲基-5-（3,7,13,17-四甲基-2,8,12,18-四乙基-15-对碘苯卟啉基苯基）-3-噻吩基]环戊烯（3）,其结构经¹H NMR和HR-MS（ESI）表征。并研究了3的光致变色和无损读取性能。结果表明：3在波长254 nm和665 nm光照下具有良好的可逆光致变色性能;激发光波长为550 nm时,开、闭环异构体具有强荧光对比,有望实现信息无损写-读-擦过程。     

卟啉-二芳基乙烯分子的合成及其无损读取性能

二噻吩乙烯是一类性能优良的有机光致变色化合物,在信息储存领域具有广阔的应用前景,本文以2-甲基噻吩、苯甲醛和吡咯为原料,经过多步反应合成了1-(2-甲基-3-噻吩基)-2-{2-甲基-5-{4-[4-(10,15,20-三苯基-5-卟啉基)苯基]氨基羰基苯基}-3-噻吩基}环戊烯(DTE-TPP),其结构经核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征确认,通过紫外-可见光谱研究了化合物的光致变色性能、抗疲劳性,并辅以荧光光谱探究了化合物的无损读取功能。结果表明,该化合物在254和660 nm的光照射下,发生可逆的光致变色反应,重复光照8次后其紫外-可见光谱与初始谱图相比无明显差异,显示出良好的抗疲劳性;当激发光为520 nm时,开、闭环异构体有较高的荧光对比度,有望实现数据的无损读取。     

以2,2,5,5-四氟-2,5-二氢呋喃桥连的1,2-二噻吩乙烯类光致变色分子的合成

设计并合成了新型的以2,2,5,5-四氟-2,5-二氢呋喃桥连的1,2-二噻吩乙烯类光致变色分子1,从廉价易得的六氯丁二烯出发,经醇解、氯化、关环和氟化反应合成了关键中间体全氟2,5-二氢呋喃(2),并通过与化合物3'-溴-[2,2':5',2']三噻吩(3)的偶合反应得到含氟光致变色分子1.     

亲水性二芳基乙烯荧光分子开关的研究进展

二芳基乙烯荧光分子开关因具有优良的抗疲劳性和双稳态特征而被广泛地研究与应用,亲水化成为其作为荧光开关探针走向应用的关键点之一。本文综述了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关当前的研究进展,归纳了实现亲水性的几种重要途径和结构,分析了各种亲水化方法的优缺点,并着重介绍了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关作为荧光开关探针在化学传感、生物传感、生物成像以及超分辨成像等领域的应用现状,并指出当前应用研究中存在的一些问题,同时也对其未来的应用前景进行了展望。     

二芳基乙烯类光致变色材料的合成概述

由于具有多种潜在的应用价值, 光致变色化合物作为高级功能材料的研究在国内外广受关注. 在众多的有机光致变色化合物中, 二芳基乙烯特别是二噻吩乙烯, 由于其具有良好的热稳定性和优良的耐疲劳度而成为这类化合物的杰出代表. 近年来, 有关二芳基乙烯类光致变色化合物的各种合成及性能方面的报道已涉及到信息存储、分子开关、逻辑电路、液晶显示、磁性材料等众多领域. 主要是从有机合成的角度, 对这类材料的合成进行了较为全面的概括, 对各种合成方法分别加以介绍和分析, 对其发展趋势予以探索和展望.     

两个基于二噻吩乙烯结构单元双核钌乙烯配合物的合成,表征和性质

合成了2个含二噻吩乙烯结构单元双核钌乙烯配合物[RuCl(CO)(PMe3)3]2(μ-2,2′-(CH=CH)2-DTE)(1a)和[RuCl(CO)(PMe3)3]2(μ-2,5-(CH=CH)2-DTE)(1b),利用元素分析、红外、核磁共振谱和电化学对它们的结构进行了表征,X-射线单晶衍射分析表明,配合物1a晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为:a=3.445 75(6)nm,b=1.459 45(2)nm,c=2.321 91(5)nm,β=110.977 0(10)°,V=10.902 8(3)nm3,Z=8,Dc=1.467 g·cm-3,λ=0.071 073 nm,μ(Mo Kα)=0.956 mm-1,F(000)=4 912。测定了它们光照前后的紫外-可见吸收光谱变化图,并对其光致变色性质进行了讨论。     

光致变色聚合物研究进展

本文主要介绍了9类光致变色聚合物的研究状况,包括光致变色螺吡喃聚合物、螺噁嗪聚合物、二芳基乙烯光致变色聚合物、偶氮苯类光致变色聚合物、苯氧基萘并萘醌光致变色聚合物、俘精酰亚胺光致变色共聚物、硫靛光致变色共聚物、双硫腙光致变色聚合物以及二氢吲嗪光致变色聚合物等。讨论了聚合物的合成、光致变色性质、影响聚合物性质的因素,并对光致变色聚合物未来的研究重点和方向作了展望。     

光致变色聚合物研究进展

本文主要介绍了9类光致变色聚合物的研究状况,包括光致变色螺吡喃聚合物、螺嗪聚合物、二芳基乙烯光致变色聚合物、偶氮苯类光致变色聚合物、苯氧基萘并萘醌光致变色聚合物、俘精酰亚胺光致变色共聚物、硫靛光致变色共聚物、双硫腙光致变色聚合物以及二氢吲嗪光致变色聚合物等。讨论了聚合物的合成、光致变色性质、影响聚合物性质的因素,并对光致变色聚合物未来的研究重点和方向作了展望。     

Effect of Heat Treatment and Additives on the Photochromic and Mechanical Properties of Sol-Gel Derived Photochromic Coatings Containing Spirooxazine

The experimental results on the photochromic and mechanical properties of coatings containing 1,3-dihydro-1,3,3-trimethylspiro[2H-indole-2,3′-(3H)-naphth(2,1-b)(1,4) oxazine] (SO) derived from 3-glycidyl-oxypropyltrimethoxysilane (GPTMS), bisphenolA (BPA) and 1-methylimidazole (MI) by sol-gel processing are presented. It is shown that heat treatment temperature is a conflicting factor to the photochromic intensity (ΔA ₀), photostability and abrasion resistance of the photochromic coatings. With increasing densification temperature the matrix rigidity increases leading to a decrease of ΔA ₀ and at the same time an enhancement of both abrasion resistance and photostability, the optimum heat treatment temperature is 110°C under our experimental conditions. By the use of certain additives, e.g., fluorosilanes (FAS), not only ΔA ₀ but also the photostability and the abrasion resistance of the photochromic coatings have been further improved.     

Molecular Switches and Multiple Logic Gates Based on 4-(2-Pyridylazo)resorcinol

A simple‐structured 4‐(2‐pyridylazo)resorcinol (PAR) system presents interesting properties with dual fluorescent outputs. Modulated by solution pH two kinds of reversible switch behaviors, "ON‐OFF" and "OFF‐ON", were realized with the PAR system. Stimulated by different combination of external stimulus, such as metal ions, UV irradiation and solution pH, the PAR system could perform multiple logic functions including three inputs AND, two inputs INHIBIT and combinatorial "NOR/AND" in parallel. The operation of the designed system is very simple and detected with a high sensitive fluorescent signal.     

Photochromic Dithienylethene‐Containing Triarylborane Derivatives: Facile Approach to Modulate Photochromic Properties with Multi‐addressable Functions

A series of dithienylethene‐containing triarylboranes has been designed, synthesized, and characterized. The electrochemistry, photophysics, and photochromic behavior have also been studied. The photophysical and photochromic properties could be facilely tuned in this system by varying the thiophene spacers (thiophene, thienothiophene, and bithiophene) between the dithienylethene and the dimesitylboron (BMes₂) or the position of the BMes₂ substitution in the thiophene spacers. The absorption of closed form has been found to be more sensitive towards the structural modification upon incorporation of the BMes₂ unit. Moreover, multi‐addressable photochromic reactivity is obtained upon addition of Lewis base (F^?), which is due to the formation of boron–Lewis base adduct. The dependence of the photophysical and photochromic properties on the thiophene spacers and the position of the BMes₂ substitution has been further supported by computational studies.     

四硫富瓦烯及其衍生物在分子开关领域的研究进展

四硫富瓦烯(TTF)及其衍生物由于具有特殊的结构和性质, 在分子开关、分子传感器、光信息存储和非线性光学等领域显示出诱人的应用前景. 综述了近几年TTF及其衍生物在分子开关领域的最新研究进展.     

基于PET过程的分子开关型荧光传感器研究进展

基于PET过程的分子开关型荧光传感器研究进展;光诱导电子转移;给体;受体;分子开关;光物理技术     

光子存储原理与光致变色材料

光子存储是信息科学中的一个前沿课题。本文主要包括以下内容: 光子存储的4种方式; 光子烧孔、电子捕获、光折变和光致变色存储的原理和材料; 双光子三维光存储原理和材料; 可能的发展方向。     

Synthesis of Redox-Active Photochromic Phenanthrene Derivatives

A phenanthrene unit has been functionalized by several methylthiophene units in order to bring it a photochromic behavior. These compounds were characterized by NMR, absorption and emission spectroscopies, theoretical calculations as well as cyclic voltammetry. The association of a phenanthrene group with a photochromic center could open the door to a new generation of organic field-effect transistors.