一種調(diào)控光致分子開關(guān)光譜性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能調(diào)控領(lǐng)域，具體涉及一種調(diào)控光致分子開關(guān) 光譜性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分子開關(guān)是一種能夠可逆轉(zhuǎn)換的雙穩(wěn)態(tài)分子，當(dāng)外界光、電、磁、熱或酸堿度等條 件發(fā)生改變時，分子的形狀、振動、旋轉(zhuǎn)以及化學(xué)鍵的生成與斷裂等性質(zhì)會隨之發(fā)生變化， 通過這些變化能夠?qū)崿F(xiàn)信息傳輸?shù)拈_關(guān)功能。根據(jù)外界條件的不同，分子開關(guān)可分為氧 化-還原分子開關(guān)、電致分子開關(guān)、掃描隧道顯微鏡（STM)分子開關(guān)及光致分子開關(guān)等。和 其他類型的分子開關(guān)相比，光致分子開關(guān)是通過光致變色分子來實現(xiàn)分子開關(guān)功能，具有 構(gòu)造簡單、易于集成及快速響應(yīng)等優(yōu)點，其作為基本的邏輯和存儲單元，必將在未來的分子 電路中扮演重要的角色。因此，研究和制備高性能的光致變色分子開關(guān)越來越受到科學(xué)家 們的廣泛關(guān)注。1988年Lehn J.M.在諾貝爾獎演說詞中系統(tǒng)闡述了分子器件（molecular devices)的概念、基本原理和應(yīng)用前景。此后，分子器件的研究引起了廣泛的興趣和重視 并在理論和實踐上取得了長足的發(fā)展。Raymo研制出一種對紫外光和可見光感應(yīng)的分子開 關(guān)，它可以實現(xiàn)在分子尺度上對數(shù)字信號的傳輸，形成具有七道"門"的邏輯回路。Berkovic 合成出螺旋氧氮雜茂存儲器和分子開關(guān)。Gittins合成出了納米級的聚亞甲基Au金屬簇 分子開關(guān)，這種分子開關(guān)通過控制電子的定向傳播實現(xiàn)電子計算機中的尋址功能。Joachim 考慮到多分子開關(guān)器件合成的難度，第一次提出了單分子開關(guān)這一概念。
[0003]目前，光致分子開關(guān)應(yīng)用廣泛，概況起來主要表現(xiàn)在如下幾個方面：（1)光學(xué)信息 存儲。光致變色分子作為可擦寫的光學(xué)存儲材料具有存儲密度大和讀、寫、擦速度快等優(yōu) 點，其中三維高密度信息存儲將是未來新型記憶存儲材料的發(fā)展方向。（2)生物活性的光 調(diào)控。生物分子的活性和其特定的空間結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，通過將光致變色分子接連到生物大 分子上或者直接將光致變色分子加入到生物組織中都能實現(xiàn)生理活性的光調(diào)控。（3)防偽 與鑒偽材料。通過在印刷品中加入光致變色材料來制備防偽標(biāo)簽是防偽技術(shù)中常用方法之 一。（4)軍事與國防材料。利用光致變色原理的縮微像技術(shù)，利用光致變色偽裝的未來戰(zhàn)機 視覺（可見光）隱身技術(shù)，以及利用非線性光致變色原理的強光防護技術(shù)等，都是光致變色 材料在軍事領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。此外，光致變色在變色眼鏡、防曬霜、多彩顯示器、離子識別 與傳感、生物成像、表面潤濕性的調(diào)節(jié)、化學(xué)光度計、分子導(dǎo)線、分子馬達、分子制動器、藥物 的傳輸與釋放及分子催化劑等方面也有很好的應(yīng)用。
[0004] 在眾多光致變色化合物中，二芳基乙烯化合物具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性、抗疲勞性和 快的光響應(yīng)速度，其在溶液、薄膜甚至單晶態(tài)都能發(fā)生有效的光致變色行為，被認(rèn)為是目前 最有希望應(yīng)用到新一代光電器件中的有機光致變色化合物之一。將金屬砌塊引入到光致變 色體系中，通過光致變色配體與金屬砌塊之間的配位相互作用，能夠產(chǎn)生結(jié)構(gòu)新穎、性能獨 特的金屬分子開關(guān)。這種金屬分子開關(guān)在新型的有機光電功能材料及分子器件等領(lǐng)域有很 大應(yīng)用前景。
[0005] 因此，金屬分子開關(guān)是當(dāng)前的研究熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] [要解決的技術(shù)問題]
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)控光致分子開關(guān)光譜性能的方法，以期采用簡單的方 法實現(xiàn)對光致分子開關(guān)光譜性能的調(diào)控。
[0008] [技術(shù)方案]
[0009] 為了達到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0010] 本發(fā)明在不改變分子開關(guān)配體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過官能團修飾改性法實現(xiàn)分子開 關(guān)熒光性能的調(diào)控，改性前后的分子開關(guān)呈現(xiàn)出完全不同的熒光性能，而且其相應(yīng)的吸收 光譜也發(fā)生明顯的變化，本發(fā)明所述方法簡單、易行。
[0011] -種調(diào)控光致分子開關(guān)光譜性能的方法，該方法為官能團修飾改性法。
[0012] 本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案，所述官能團修飾改性法包括以下步驟：
[0013] 首先，取有機熒光分子開關(guān)進行金屬配位修飾制備金屬配合物分子開關(guān)，制備得 到的金屬配合物分子開關(guān)與有機熒光分子開關(guān)的光譜性能不同；
[0014] 然后，將所述金屬配合物分子開關(guān)進行配位金屬的結(jié)構(gòu)修飾，得到不同光譜性能 的金屬配合物分子開關(guān)；
[0015] 所述有機熒光分子開關(guān)為2-(2-吡啶）咪唑類二芳基乙烯化合物及其衍生物。
[0016] 本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案，所述2-(2-吡啶）咪唑類二芳基乙烯化合物及其衍 生物的結(jié)構(gòu)式如下：
[0017]
[0018] R1為烷基或芳香基團；R2為羧基、氨基或芳香基衍生物；R3為甲基、乙基、丙基或烷 氧基；&為烷基或芳香基衍生物；R 5為烷基或芳香基衍生物。
[0019] 本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案，所述金屬配位修飾使用的配位金屬為Pt。
[0020] 本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案，所述配位金屬的結(jié)構(gòu)修飾是指在CuI催化下將金屬 配合物分子開關(guān)上的PtCl2R化為為Pt (C = C-R) 2;其中，R為烷基或芳香基衍生物。
[0021] 本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案，所述金屬配合物分子開關(guān)與有機焚光分子開關(guān)的光 譜性能不同是指金屬配位修飾前后的分子開關(guān)呈現(xiàn)出相反的熒光性能；所述金屬配合物分 子開關(guān)修飾改性后，得到不同光譜性能的金屬配合物分子開關(guān)是指改性前后的金屬配合物 分子開關(guān)呈現(xiàn)出相反的熒光性能。
[0022] 下面將詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0023] -種調(diào)控光致分子開關(guān)光譜性能的方法，該方法為官能團修飾改性法。
[0024] 本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案，所述官能團修飾改性法包括以下步驟：
[0025] 首先，取有機熒光分子開關(guān)進行金屬配位修飾制備金屬配合物分子開關(guān)，制備得 到的金屬配合物分子開關(guān)與有機熒光分子開關(guān)的光譜性能不同；所述的金屬配合物分子開 關(guān)為（PI-BTEs) PtCl2。
[0026] 由于金屬本身具有豐富的光、電、磁等性質(zhì)，將金屬砌塊引入到光致變色體系中， 通過光致變色配體與金屬砌塊之間的配位相互作用，能夠產(chǎn)生結(jié)構(gòu)新穎、性能獨特的金屬 分子開關(guān)。其設(shè)計理念是在不改變分子開關(guān)配體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過引入不同的配位金屬 砌塊來實現(xiàn)對光致變色性能的調(diào)節(jié)。
[0027] 本發(fā)明使用的有機熒光分子在紫外光照射下，其結(jié)構(gòu)由開環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)環(huán)，在二氯 甲烷溶液中熒光譜圖則呈現(xiàn)出熒光"turn off"光致變色效應(yīng)，即開環(huán)發(fā)光，關(guān)環(huán)發(fā)光減弱 或完全淬滅；一旦與金屬配位形成金屬配合物分子開關(guān)后，在可見光照射下其結(jié)構(gòu)由開環(huán) 轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)環(huán)，在二氯甲烷溶液中熒光譜圖則呈現(xiàn)出熒光"turn on"光致變色效應(yīng)，即開環(huán)發(fā) 光很弱或完全不發(fā)光，關(guān)環(huán)發(fā)光增強；
[0028] 然后，將所述金屬配合物分子開關(guān)進行配位金屬的結(jié)構(gòu)修飾，得到不同光譜性能 的金屬配合物分子開關(guān)；本步驟得到的金屬配合物分子開關(guān)為（PI-BTEs) Pt (C = C_R)2。進 一步的對金屬配合物分子開關(guān)進行結(jié)構(gòu)修飾及官能團修飾，其在紫外光照射下其結(jié)構(gòu)由開 環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)環(huán)，在二氯甲烷溶液中熒光譜圖則呈現(xiàn)出熒光"turn off"光致變色效應(yīng)。
[0029] 所述有機熒光分子開關(guān)為2-(2-吡啶）咪唑類二芳基乙烯化合物及其衍生物。
[0030] 本發(fā)明所述的有機熒光分子是具有多重配位能力、同時具有較好的熱穩(wěn)定性和抗 疲勞性能的熒光分子開關(guān)2-(2-吡啶）咪唑類二芳基乙烯化合物（PI-BTEs)及其衍生物。 本發(fā)明通過系統(tǒng)研究不同電子性能取代基對PI-BTEs的光譜性能的影響，最終獲得熱穩(wěn)定 性和抗疲勞性能優(yōu)異的PI-BTEs及其衍生物作為本發(fā)明的有機熒光分子開關(guān)。
[0031] 本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案，所述2-(2-吡啶）咪唑類二芳基乙烯化合物及其衍 生物的結(jié)構(gòu)式如下：
[0032]
[0033] R1為烷基或芳香基團；R2為羧基、氨基或芳香基衍生物；R3為甲基、乙基、丙基或烷 氧基；&為烷基或芳香基衍生物；R 5為烷基或芳