一种调控光致分子开关光谱性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种调控光致分子开关光谱性能的方法，具体采用官能团修饰改性法，通过将具有多重配位能力的荧光分子开关二芳基乙烯化合物PI-BTEs与过渡金属配位，使配位前后荧光分子呈现出迥然相反的荧光性能，进一步对配位后的荧光分子修饰，修饰前后又呈现出迥然相反的荧光性能。本发明专利技术所提供的方法，使改性前后的分子开关呈现出完全不同的荧光性能，所述方法简单，易行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种材料结构设计与性能调控领域，具体涉及一种调控光致分子开关 光谱性能的方法。
技术介绍
分子开关是一种能够可逆转换的双稳态分子，当外界光、电、磁、热或酸碱度等条 件发生改变时，分子的形状、振动、旋转以及化学键的生成与断裂等性质会随之发生变化， 通过这些变化能够实现信息传输的开关功能。根据外界条件的不同，分子开关可分为氧 化-还原分子开关、电致分子开关、扫描隧道显微镜（STM)分子开关及光致分子开关等。和 其他类型的分子开关相比，光致分子开关是通过光致变色分子来实现分子开关功能，具有 构造简单、易于集成及快速响应等优点，其作为基本的逻辑和存储单元，必将在未来的分子 电路中扮演重要的角色。因此，研究和制备高性能的光致变色分子开关越来越受到科学家 们的广泛关注。1988年Lehn J.M.在诺贝尔奖演说词中系统阐述了分子器件（molecular devices)的概念、基本原理和应用前景。此后，分子器件的研究引起了广泛的兴趣和重视 并在理论和实践上取得了长足的发展。Raymo研制出一种对紫外光和可见光感应的分子开 关，它可以实现在分子尺度上对数字信号的传输，形成具有七道"门"的逻辑回路。Berkovic 合成出螺旋氧氮杂茂存储器和分子开关。Gittins合成出了纳米级的聚亚甲基Au金属簇 分子开关，这种分子开关通过控制电子的定向传播实现电子计算机中的寻址功能。Joachim 考虑到多分子开关器件合成的难度，第一次提出了单分子开关这一概念。目前，光致分子开关应用广泛，概况起来主要表现在如下几个方面：（1)光学信息 存储。光致变色分子作为可擦写的光学存储材料具有存储密度大和读、写、擦速度快等优 点，其中三维高密度信息存储将是未来新型记忆存储材料的发展方向。（2)生物活性的光 调控。生物分子的活性和其特定的空间结构紧密相关，通过将光致变色分子接连到生物大 分子上或者直接将光致变色分子加入到生物组织中都能实现生理活性的光调控。（3)防伪 与鉴伪材料。通过在印刷品中加入光致变色材料来制备防伪标签是防伪技术中常用方法之 一。（4)军事与国防材料。利用光致变色原理的缩微像技术，利用光致变色伪装的未来战机 视觉（可见光）隐身技术，以及利用非线性光致变色原理的强光防护技术等，都是光致变色 材料在军事领域中的重要应用。此外，光致变色在变色眼镜、防晒霜、多彩显示器、离子识别 与传感、生物成像、表面润湿性的调节、化学光度计、分子导线、分子马达、分子制动器、药物 的传输与释放及分子催化剂等方面也有很好的应用。 在众多光致变色化合物中，二芳基乙烯化合物具有优秀的热稳定性、抗疲劳性和 快的光响应速度，其在溶液、薄膜甚至单晶态都能发生有效的光致变色行为，被认为是目前 最有希望应用到新一代光电器件中的有机光致变色化合物之一。将金属砌块引入到光致变 色体系中，通过光致变色配体与金属砌块之间的配位相互作用，能够产生结构新颖、性能独 特的金属分子开关。这种金属分子开关在新型的有机光电功能材料及分子器件等领域有很 大应用前景。 因此，金属分子开关是当前的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以期采用简单的方 法实现对光致分子开关光谱性能的调控。 为了达到上述的技术效果，本专利技术采取以下技术方案： 本专利技术在不改变分子开关配体结构的基础上，通过官能团修饰改性法实现分子开 关荧光性能的调控，改性前后的分子开关呈现出完全不同的荧光性能，而且其相应的吸收 光谱也发生明显的变化，本专利技术所述方法简单、易行。 -种调控光致分子开关光谱性能的方法，该方法为官能团修饰改性法。 本专利技术更进一步的技术方案，所述官能团修饰改性法包括以下步骤： 首先，取有机荧光分子开关进行金属配位修饰制备金属配合物分子开关，制备得 到的金属配合物分子开关与有机荧光分子开关的光谱性能不同； 然后，将所述金属配合物分子开关进行配位金属的结构修饰，得到不同光谱性能 的金属配合物分子开关； 所述有机荧光分子开关为2-(2-吡啶）咪唑类二芳基乙烯化合物及其衍生物。 本专利技术更进一步的技术方案，所述2-(2-吡啶）咪唑类二芳基乙烯化合物及其衍 生物的结构式如下： R1为烷基或芳香基团；R2为羧基、氨基或芳香基衍生物；R3为甲基、乙基、丙基或烷 氧基；&为烷基或芳香基衍生物；R 5为烷基或芳香基衍生物。 本专利技术更进一步的技术方案，所述金属配位修饰使用的配位金属为Pt。 本专利技术更进一步的技术方案，所述配位金属的结构修饰是指在CuI催化下将金属 配合物分子开关上的PtCl2R化为为Pt (C = C-R) 2;其中，R为烷基或芳香基衍生物。 本专利技术更进一步的技术方案，所述金属配合物分子开关与有机焚光分子开关的光 谱性能不同是指金属配位修饰前后的分子开关呈现出相反的荧光性能；所述金属配合物分 子开关修饰改性后，得到不同光谱性能的金属配合物分子开关是指改性前后的金属配合物 分子开关呈现出相反的荧光性能。 下面将详细地说明本专利技术。 -种调控光致分子开关光谱性能的方法，该方法为官能团修饰改性法。 本专利技术更进一步的技术方案，所述官能团修饰改性法包括以下步骤： 首先，取有机荧光分子开关进行金属配位修饰制备金属配合物分子开关，制备得 到的金属配合物分子开关与有机荧光分子开关的光谱性能不同；所述的金属配合物分子开 关为（PI-BTEs) PtCl2。 由于金属本身具有丰富的光、电、磁等性质，将金属砌块引入到光致变色体系中， 通过光致变色配体与金属砌块之间的配位相互作用，能够产生结构新颖、性能独特的金属 分子开关。其设计理念是在不改变分子开关配体结构的基础上，通过引入不同的配位金属 砌块来实现对光致变色性能的调节。 本专利技术使用的有机荧光分子在紫外光照射下，其结构由开环转变为关环，在二氯 甲烷溶液中荧光谱图则呈现出荧光"turn off"光致变色效应，即开环发光，关环发光减弱 或完全淬灭；一旦与金属配位形成金属配合物分子开关后，在可见光照射下其结构由开环 转变为关环，在二氯甲烷溶液中荧光谱图则呈现出荧光"turn on"光致变色效应，即开环发 光很弱或完全不发光，关环发光增强； 然后，将所述金属配合物分子开关进行配位金属的结构修饰，得到不同光谱性能 的金属配合物分子开关；本步骤得到的金属配合物分子开关为（PI-BTEs) Pt (C = C_R)2。进 一步的对金属配合物分子开关进行结构修饰及官能团修饰，其在紫外光照射下其结构由开 环转变为关环，在二氯甲烷溶液中荧光谱图则呈现出荧光"turn off"光致变色效应。 所述有机荧光分子开关为2-(2-吡啶）咪唑类二芳基乙烯化合物及其衍生物。 本专利技术所述的有机荧光分子是具有多重配位能力、同时具有较好的热稳定性和抗 疲劳性能的荧光分子开关2-(2-吡啶）咪唑类二芳基乙烯化合物（PI-BTEs)及其衍生物。 本专利技术通过系统研究不同电子性能取代基对PI-BTEs的光谱性能的影响，最终获得热稳定 性和抗疲劳性能优异的PI-BTEs及其衍生物作为本专利技术的有机荧光分子开关。 本专利技术更进一步的技术方案，所述2-(2-吡啶）咪唑类二芳基乙烯化合物及其衍 生物的结构式如下： R1为烷基或芳香基团；R2为羧基、氨基或芳香基衍生物；R3为甲基、乙基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调控光致分子开关光谱性能的方法，其特征在于该方法为官能团修饰改性法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海兵，焦鹏冲，何亭，邓建国，蒋道健，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，四川省新材料研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51