光致變色信息加密材料是依賴于外部刺激（光、溫度、壓力、pH等）發(fā)生可逆顏色/形態(tài)變化的功能化響應性材料，其被認為是未來多重高級加密防偽方面最具有潛力的智能材料候選者之一。但是將低溫作為響應刺激源開啟光致變色并且與圓偏振發(fā)光有機融合的固態(tài)多功能加密材料少有文獻報道。低溫刺激相比于室溫或者高溫刺激來說更為苛刻，解密難度要更大，這是一把更優(yōu)的鑰匙選擇。信息解密要在特定的設備下或者場所才能滿足刺激響應的需求，從而打開信息解密的安全鎖。由于光致變色加密材料在極端低溫條件下會抑制基態(tài)（S0）電子躍遷到激發(fā)態(tài)（S1）。這需要加密材料在極低的溫度依然具有一定的電子激發(fā)為光致變色提供所需的能量供應。另外，還要有穩(wěn)定的低溫自由基激發(fā)和超分子手性網(wǎng)絡兩者共同來實現(xiàn)穩(wěn)定的顯色性和圓偏振性。因此，將低溫刺激響應的光致變色和圓偏振發(fā)光有機融合構筑多功能固態(tài)雙重信息加密材料仍是目前的研究難點。
近日，我?；W院曹麗慧教授團隊通過離子型氫鍵有機框架（iHOFs）具有豐富的氫鍵受體和多樣性的結構框架特性；利用它（分子共軛、質子化效應、電荷轉移和可逆結構轉變）不同的光衰減路徑，設計得到了R/S-iHOF-19多功能的光學功能集合體。另外，氫鍵的鍵能要低于共價鍵的鍵能，更容易實現(xiàn)局部位點的斷鍵和二次成鍵，達到對材料性能的進一步精準調控。實現(xiàn)了刺激響應型低溫光致變色、熒光、圓偏振發(fā)光等多種光學功能集成的晶態(tài)手性框架構筑。并且探索了R/S-iHOF-19未來在多重高級加密防偽方面的潛在應用。這項工作代表了為數(shù)不多的低溫刺激響應型晶態(tài)手性超分子自組裝材料的系統(tǒng)研究，也表明了離子型氫鍵有機框架(iHOF)可以作為一個新的材料設計策略，為新材料的設計、開發(fā)、探索提供可參考的研究模型。相關工作在《Angew. Chem. Int. Ed》期刊上以“Temperature and Solvent Dual Switch Photochromic Chiral lonic Hydrogen-Bonded Organic Framework for circularly Polarized Luminescence and Advanced Encryption”為題發(fā)表，陜西科技大學為唯一通訊單位，化學與化工學院2024級博士研究生周斌為論文的第一作者，曹麗慧教授為唯一通訊作者。
本文亮點：
(1). R/S-iHOF-19充分發(fā)揮其結構靈活性和氫鍵的動態(tài)特性，實現(xiàn)材料性能的精準調控。通過調控結構框架中的溶劑(水和甲醇)分子的得失可以控制光致變色的開關。實現(xiàn)了具有溫度、溶劑雙重控制的智能響應光致變色材料的探索和合成。
(2). (2).R/S-DPEN的手性基團通過與H4TPE自組裝后手性尺度得到放大可以獲得更高的glum值。手性胺陽離子的作用使得R/S-iHOF-19具有良好的圓偏振發(fā)光性質，并且在溫度降低的過程中R/S-iHOF-19的圓偏振發(fā)光性能不段增強。通過氫鍵和離子鍵作用實現(xiàn)了手性信號的傳遞和放大。
(3). (3).R/S-iHOF-19首次將離子型氫鍵有機框架材料應用于光致變色和CPL材料交叉領域。將光致變色特性與圓偏振發(fā)光特性集成于同一材料體系中，實現(xiàn)光響應與手性發(fā)光的協(xié)同作用。實現(xiàn)了在同一個分子結構中將溫度、溶劑雙重控制的智能響應光致變色和圓偏振發(fā)光性實現(xiàn)完美的集成融合，并對其構效關系和相互作用機理進行深入的研究和討論。并且，結合多學科特性，將光致變色和CPL技術與信息加密需求匹配，推動功能晶態(tài)材料在信息加密領域的創(chuàng)新應用。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202504645
課題組網(wǎng)頁： https://www.x-mol.com/groups/cao_lihui
（核稿：黃文歡 編輯：趙誠）
陜公網(wǎng)安備 61011202000334號
