国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

研究背景

水(H₂O)占地球表面積的71%，是生命的起源。大自然以水為原料，不斷合成各種復(fù)雜的物種。大多數(shù)以水為反應(yīng)物制備的物質(zhì)是非芳香和非共軛的，作為日常使用的商品。它們幾乎不被認(rèn)為是特殊材料，特別是在光電子領(lǐng)域。根據(jù)傳統(tǒng)的基于通鍵共軛(TBC)的分子光物理理論，優(yōu)秀的發(fā)光原通常含有大量共軛單元，如苯基、咔唑和芴。因此，研究人員理所當(dāng)然地認(rèn)為，基于H₂O的物質(zhì)在光電應(yīng)用中沒有表現(xiàn)出任何特性。

然而，近年來，一些非芳香族或非共軛的小分子和聚合物如雨后春筍般涌現(xiàn)，它們可以以聚集體的狀態(tài)發(fā)出可見光，打破了人們對(duì)發(fā)光的認(rèn)知。這種非常規(guī)現(xiàn)象被稱為簇致發(fā)光(CL)，具有簇致發(fā)光性質(zhì)的發(fā)光團(tuán)被稱為簇致發(fā)光原。然而，大多數(shù)簇致發(fā)光原只在藍(lán)光區(qū)域發(fā)光，光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY)較低。此外，由于結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系不明確，CL背后的機(jī)制尚不清楚。

成果簡(jiǎn)介

探索利用豐富的水來合成具有高效簇發(fā)光特性的功能分子和聚合物的方法非常重要，但尚未有報(bào)道。近日，香港科技大學(xué)唐本忠院士、Jacky W. Y. Lam教授團(tuán)隊(duì)研究了水和炔的化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，所合成的產(chǎn)物為能發(fā)出可見光的非芳香族簇發(fā)光原。它們的發(fā)射顏色和發(fā)光效率可以通過使用不同的起始材料操縱空間相互作用來調(diào)節(jié)。此外，通過水參與界面聚合原位生成了具有較高光致發(fā)光量子產(chǎn)率(高達(dá)45.7%)的獨(dú)立聚合物薄膜。觀察到聚合物膜的界面聚合增強(qiáng)發(fā)射，其中隨著聚合時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)射紅移和效率增加。所合成的聚合物薄膜也被證實(shí)為Janus薄膜。它表現(xiàn)出蒸汽觸發(fā)的可逆機(jī)械響應(yīng)，可以用作智能驅(qū)動(dòng)器。

因此，本研究開發(fā)了一種利用水合成簇發(fā)光原的方法，建立了簇發(fā)光原的清晰的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，為原位構(gòu)建功能水性聚合物薄膜提供了一種策略，這項(xiàng)工作以“Facile conversion of water to functional molecules and cross-linked polymeric films with efficient clusteroluminescence”為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Communications》上。祝賀！

圖文導(dǎo)讀

圖1 從水中提取的非芳香簇發(fā)光原

圖2 單分子分析

從自然中學(xué)習(xí)和探索將水轉(zhuǎn)化為具有CL性質(zhì)的功能分子和聚合物的方法非常重要，但尚未有報(bào)道。與葉綠體中復(fù)雜的光合作用過程不同，涉及到水的反應(yīng)應(yīng)該是簡(jiǎn)單而穩(wěn)健的。如果得到的非芳香族產(chǎn)物具有明確的結(jié)構(gòu)，可以作為空間相互作用（TSI）操作、機(jī)理研究和高級(jí)應(yīng)用的通用平臺(tái)，那就更好了。

考慮到這個(gè)想法，作者在這項(xiàng)工作中報(bào)道了水和炔的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)可在室溫空氣條件下以1,4-重氮雜環(huán)[2.2.2]辛烷(DABCO)作為有機(jī)催化劑進(jìn)行。所得到的非芳香族產(chǎn)物被證實(shí)為簇發(fā)光原，可以在聚集狀態(tài)下發(fā)出可見光。使用不同的起始材料可以進(jìn)一步控制這些簇致發(fā)光原的可調(diào)發(fā)射顏色和發(fā)光效率。為TSI的機(jī)理研究建立了清晰的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。

聚合誘導(dǎo)發(fā)光(polymerization-induced emission, PIE)這一概念表明聚合可以有效改善CL行為。到目前為止，僅報(bào)道了少數(shù)與PIE相關(guān)的工作。需要做更多的調(diào)查來調(diào)查PIE背后的機(jī)制。本文通過含水界面聚合合成了交聯(lián)聚合物。原位制備了具有較高PLQY(45.7%)的非芳香族聚合物薄膜，并觀察到界面聚合增強(qiáng)發(fā)射現(xiàn)象。由于膜的表面粗糙度和吸氣能力不同，所得到的薄膜為雙面膜。因此，它也表現(xiàn)出蒸汽觸發(fā)的可逆機(jī)械響應(yīng)，可以應(yīng)用于蒸汽響應(yīng)致動(dòng)器。

圖3 簇發(fā)光原的同位素效應(yīng)

圖4 TSI的機(jī)理研究

圖5 界面聚合誘導(dǎo)增強(qiáng)發(fā)光

圖6 蒸汽響應(yīng)軟驅(qū)動(dòng)器

機(jī)械響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器可以將外部刺激(例如，化學(xué)蒸汽，光)轉(zhuǎn)換為可逆的機(jī)械變形(例如，彎曲，滾動(dòng)，扭轉(zhuǎn))。它們?cè)谠S多高科技領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如傳感器、機(jī)器人、能源存儲(chǔ)和生物醫(yī)學(xué)工程。這些材料通常需要精心設(shè)計(jì)和多步驟復(fù)雜的合成。此外，它們不發(fā)光，限制了它們?cè)诤诎禇l件下的應(yīng)用。因此，具有簡(jiǎn)單合成路線的發(fā)光致動(dòng)器是非常需要的，但仍然具有挑戰(zhàn)性。

許多報(bào)道的簇發(fā)光原作為固體粉末具有較差的可加工性。與已有報(bào)道不同的是，作者通過簡(jiǎn)單的一步和H₂O參與的界面聚合在原位生成具有CL性能的獨(dú)立聚合物膜。所制得的聚合物膜具有水側(cè)光滑和二氯甲烷DCM側(cè)粗糙的特點(diǎn)。因此，所制得的聚合物薄膜可以被稱為兩面薄膜。兩面的Janus膜具有不同的表面積和空腔，從而導(dǎo)致不同的蒸汽吸收能力。因此，它可以是一個(gè)對(duì)化學(xué)蒸汽有機(jī)械響應(yīng)的執(zhí)行器(圖6a)。分別用乙醇和DCM蒸氣進(jìn)行演示。Janus膜具有中等的乙醇蒸氣吸收能力。因此，所得到的聚合物薄膜在暴露于乙醇蒸氣(~20 s)后會(huì)有輕微的彎曲，當(dāng)蒸汽被去除(~15 s)時(shí)可以恢復(fù)到初始狀態(tài)。這種彎曲恢復(fù)過程可以重復(fù)至少10次而不發(fā)生任何惡化，表明其具有良好的可重復(fù)性。此外，這種Janus薄膜可以被切割成不同的形狀，用于各種潛在的應(yīng)用。例如，制作了一朵花形狀的薄膜。開放的花在乙醇蒸汽下可以閉合，去除蒸汽后開花(圖6b)。這種花在紫外線照射下發(fā)出明亮的黃色光，可以在黑暗的條件下使用。此外，由于優(yōu)異的DCM蒸氣吸收能力，該Janus膜在DCM蒸氣作用下(~2 s)可以明顯彎曲，在50℃(~60 s)加熱后恢復(fù)到初始狀態(tài)。令人驚訝的是，它可以作為一個(gè)軟機(jī)械臂，在DCM蒸汽的控制下抓住并放下一個(gè)球(圖6c)。

總結(jié)展望

綜上所述，作者成功地以水為原料合成了非芳香簇發(fā)光原。在室溫下，在有機(jī)堿DABCO的存在下，水和炔的反應(yīng)可以在空氣中發(fā)生。得到的兩種不同構(gòu)象的產(chǎn)物EE-DMODA和EZ-DMODA均為非芳香族簇發(fā)光原，能以聚集態(tài)發(fā)出可見光。進(jìn)一步以D₂O和H₂¹⁸O為起始原料，對(duì)產(chǎn)物的TSI進(jìn)行調(diào)控，得到可調(diào)的發(fā)射色和發(fā)光效率。據(jù)此，系統(tǒng)地研究了氯離子的同位素效應(yīng)。此外，用酮活化的炔烴代替酯活化的炔烴制備了具有紅移發(fā)射和更高發(fā)光QY的CLgen。因此，建立了明確的構(gòu)效關(guān)系，補(bǔ)充了CL的TSI機(jī)制。

由于單體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，開發(fā)了一種涉及H₂O的界面聚合，可以原位生成具有更高PLQY(高達(dá)45.7%)的獨(dú)立非芳香族CL聚合物膜。合成的界面聚合物有一個(gè)有趣的界面聚合誘導(dǎo)增強(qiáng)發(fā)光(IPEE)現(xiàn)象，隨著聚合時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)射紅移和PLQY增加。合成的聚合物薄膜作為Janus薄膜具有兩種不同的表面和蒸汽吸收能力，表現(xiàn)出蒸汽觸發(fā)的可逆機(jī)械響應(yīng)，可以應(yīng)用于蒸汽響應(yīng)致動(dòng)器。

文獻(xiàn)信息

Facile conversion of water to functional molecules and cross-linked polymeric films with efficient clusteroluminescence. (Nat. Commun. 2023, DOI:?10.1038/s41467-023-38769-y)

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38769-y

原創(chuàng)文章，作者：菜菜歐尼醬，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/01/04/3f9f9c5573/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

唐本忠院士，最新Nature子刊！

相關(guān)推薦

唐本忠院士，最新Nature子刊！