【技术实现步骤摘要】
本文涉及到基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关的制备和应用，属于有机固态光开关材料。
技术介绍
1、光开关分子是一类在受到光辐照下，其结构或性质可以发生可逆变化的分子，它们在材料科学和光电子
具有非常重要的应用。这些分子通常表现出两个或多个不同的电子态或构象，它们之间可以在外界光刺激下发生互相转化，从而实现可控的功能性变化。和其他刺激方式相比，光刺激响应具有精确性、非接触式、无污染和可远程操作等优点，这使得光开关分子在信息存储、传输、处理、生物医学成像、药物输送和催化等领域具有广泛的应用潜力。
2、常用的光开关分子大致分为两类，一类是基于双键(如偶氮、烯类等)顺反异构的光开关，另一类是利用分子的开关环(如螺吡喃，二芳基乙烯等)过程产生的光开关。随着技术的迭代与发展，人们对于光开关材料的追求已经不再局限于某一单一模式下的两种状态之间的相互切换，实现多种模式共存的光开关(如荧光模式和本身反射颜色模式)成为了新的发展方向。水杨醛希夫碱衍生物的羟基与希夫碱的氮原子之间可以形成分子内氢键，有效地增加了分子的共轭平面，具有聚集诱导荧光发射(aggregation induced emission,aie)的性质。当其受到激发时，烯醇式结构中羟基上的氢原子可以通过分子内质子转移到希夫碱的氮原子上，从而使烯醇式转换为酮式结构，发生激发态分子内质子转移过程(excited state intramolecular proton transfer)。与原有结构相比，酮式结构的荧光发射波长发生红移，可以有效避免与激发光源重叠
3、尽管目前已经开发出了许多双模光开关材料，但这些材料大都是在溶液态才具有光响应性能，固态时分子间的紧密堆积极大地阻碍了其自由运动。这会导致很多荧光材料在固态下产生聚集诱导淬灭的现象，是目前固态双模光开关分子需要克服的一大重要难题。此外，大多数光开关材料都需要紫外光才能实现刺激响应，不仅存在高耗能、损伤大(光副反应)的缺点，导致光开关分子稳定性受损(副产物积累，光致异构可逆性下降)，而且长期使用会对环境和人员造成损害，大大限制了其实际应用。因此，如何合理地设计分子结构从而实现兼具固态下的快速可见光响应、双模光开关和聚集诱导荧光发射等多重特性共存的光开关分子仍是本领域面临的巨大挑战。
技术实现思路
1、技术问题：为了解决以上难题，本专利技术提供了基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关的制备方法，这种光开关分子不仅可以实现固态下两种状态的快速可逆转换，其响应速度快，可逆性良好，而且可以同时实现材料本身颜色与荧光颜色的双模式颜色变化。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种快速可逆的光信息擦写方法，通过合适波长的光调控实现光信息实时写入与擦除。
3、本专利技术的第三个目的是提供一种基于本光开关材料的信息加密与防伪的方法，通过赋予多通道荧光颜色不同的编码符号，实现信息加密与防伪效果。
4、技术方案：基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子，具有式i所示的分子结构：
5、
6、所述光开关分子具有自然光反射模式和紫外灯下荧光模式；固态下，本身颜色和荧光颜色随光照射时间延长而红移；光开关的正向“开”和反向“关”过程能够通过两种不同波长的可见光光源辐照实现。
7、所述光开关分子所用的一种光源波长是254nm～480nm或是600nm～750nm之间的任一波长，另一种光源波长为490nm～580nm之间任一波长；上述光开关分子的光源辐照时间是0～60s。
8、一种制备所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子的方法，步骤包括：
9、1)制备中间体ndi-p：
10、反应方程式如下：
11、
12、2)制备中间体ndi-pa：
13、反应方程式如下：
14、
15、3)制备光开关分子ndi-pi：
16、反应方程式如下：
17、
18、步骤1)1，8-萘二甲酸酐ntcda、对位取代的胺ap、无水dmf的物质的量之比为1：1：80～120；步骤2)中间体ndi-p、乌洛托品hmta、tfa的物质的量之比为1：1～5：50～100；步骤3)中间体ndi-pa，胺、无水乙醇的物质的量之比为1：1～2：80～120。
19、所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子在光信息擦写领域的应用。
20、所述的应用，包含以下步骤：
21、1)材料准备：在室温下将所述开关分子的干燥固体粉末平铺在任一平整的固体基质表面；
22、2)光信息的写入：使用合适波长的小功率手持式点光源在粉末上进行光信息写入，此时光信息即直接保留在材料表面，书写后的粉末本身颜色和荧光颜色为橙色，未写入的粉末颜色为黄色，荧光颜色为绿色或黄色；
23、3)光信息擦除：使用第一种波长光辐照粉末一定时间，此时粉末本身表面颜色和荧光颜色均为橙色，不存在任何信息或图案残留；
24、4)光信息反向写入：切换第二种波长小功率手持式点光源在粉末上进行光信息反向写入，此时光信息即直接保留在材料表面，书写后的粉末反射颜色为黄色，荧光颜色为绿色或黄色，未写入的粉末反射和荧光颜色均为橙色；
25、5)光信息反向擦除：使用第二种波长光辐照一定时间使粉末全部进入起始状态，此时粉末表面反射颜色为黄色，荧光颜色为绿色或橙色，不存在任何信息或图案残留。
26、所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子在信息加密与防伪领域的应用。
27、有益效果：
28、本专利技术的光开关分子包含水杨醛希夫碱与1，8-萘二酰亚胺基团，前者赋予了材料aie性质及烯醇式与酮式异构的光响应潜力，后者不仅可以减弱分子在固态下的堆积作用，提高自由体积，有利于分子在固态下的异构化，使得快速光响应成为可能，同时萘二酰亚胺荧光团与酮式异构体吸收波长的重叠，可以巧妙实现能量转移，为产生多重荧光发射提供了可能。本专利技术所制备的光开关可实现固态双模式下的可逆光致变色，具有抗疲劳性好，性质稳定，灵敏度高，响应速度快，全可见光波长响应等优点，在固态光开关材料领域具有很好的应用前景。
29、本专利技术还公开了一种基于本光开关材料的瞬时光信息擦写方法，利用光开关分子广泛的波长响应性和优异的抗疲劳性，通过切换使用不同波长的光信号实现光信息的载入与擦除，与其他技术相比，本专利技术信息写入速度快，灵敏度高，对比度好，可反向写入，同时，通过可见光循环调控可大大减少紫外线对环境和人员损害，具有良好的瞬时光信息擦写潜力。
30、本专利技术还公开了一种光信息的加密与防伪方面应用，将光开关分子多通道荧光颜色赋予不同的编码符号，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子，其特征在于，具有式I所示的分子结构：
2.根据权利要求1所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子，其特征在于，所述光开关分子具有自然光反射模式和紫外灯下荧光模式；固态下，本身颜色和荧光颜色随光照射时间延长而红移；光开关的正向“开”和反向“关”过程能够通过两种不同波长的可见光光源辐照实现。
3.根据权利要求2所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子，其特征在于，所述光开关分子所用的一种光源波长是254nm～480nm或是600nm～750nm之间的任一波长，另一种光源波长为490nm～580nm之间任一波长；上述光开关分子的光源辐照时间是0～60s。
4.一种制备权利要求1～3任一所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子的方法，其特征在于，步骤包括：
5.根据权利要求4所述的制备基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子的方法，其特征在于，步骤1)1，8-萘二甲酸酐NTCDA、对位取代的胺AP、无水DMF的物质的量之比为1：1：80～
6.权利要求1～3任一所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子在光信息擦写领域的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，包含以下步骤：
8.权利要求1～3任一所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子在信息加密与防伪领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子，其特征在于，具有式i所示的分子结构：
2.根据权利要求1所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子，其特征在于，所述光开关分子具有自然光反射模式和紫外灯下荧光模式；固态下，本身颜色和荧光颜色随光照射时间延长而红移；光开关的正向“开”和反向“关”过程能够通过两种不同波长的可见光光源辐照实现。
3.根据权利要求2所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱固态双模光开关分子，其特征在于，所述光开关分子所用的一种光源波长是254nm～480nm或是600nm～750nm之间的任一波长，另一种光源波长为490nm～580nm之间任一波长；上述光开关分子的光源辐照时间是0～60s。
4.一种制备权利要求1～3任一所述的基于全可见光调控的水杨醛希夫碱...
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