從光致變色金屬-有機配位籠到共價有機籠構築及光響應邏輯門應用

2020-12-04 小材科研

由於具有光誘導的開環和閉環異構化性質，二噻吩乙烯（DTE）型光致變色材料在開關器件、光學存儲器、光電子學、磁學、生物成像和治療等領域有著廣泛的應用。其中，利用 DTE 的光響應特性在分子或超分子水平上構建複合邏輯作業系統是一個很有趣的研究方向。為此，人們設計了各種有機物、金屬有機化合物、超分子或雜化體系。然而，很少有研究者用「一鍋法」自組裝策略得到光致變色金屬-有機配位籠，然後通過還原和脫金屬過程構築共價有機籠，從而將多個 DTE 單元集成到一個有機超分子體系中實現光響應的研究。

中山大學化學學院蘇成勇和潘梅教授研究團隊，基於 DTE 的光致變色配體 5,5'-（4,4'-（環戊烯-1,2-二基）雙（5-甲基噻吩-4,2-二基））二吡啶基醛（PADTE，L）、三（2-氨基乙基）胺或三（3-氨基丙基）胺（A1 或 A2）和 Zn(II) / Cd(II)離子多組分自組裝，合成得到 A2L3M2 型金屬-有機配位籠。接著用 NaBH4 還原亞胺鍵，將合成的配位籠脫金屬，得到無金屬的 R-A2L3型共價有機籠。配位籠和共價有機籠都能在紫外/可見光照射下發生可逆的開環/閉環異構化反應。

圖1、光致變色金屬-有機配位籠到共價有機籠的構築a）及其光轉化動力學b）

圖2、共價有機籠-稀土上轉換雜化材料的光響應邏輯門應用

核磁、單晶結構和紫外可見吸收光譜等表明，在紫外光照射下，籠子只有一個 DTE 單元發生了「閉環」，並進一步研究了各個籠子光異構化過程的動力學速率。最後將共價有機籠與稀土上轉換材料雜化，得到的雜化材料可以通過光照進行上轉換發光顏色調控，並可應用於多模式讀出的邏輯門運算。

相關結果發表在Chemical Science上，文章的第一作者是中山大學化學學院2020屆博士生張建華。

來源：中山大學

文章連結：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/sc/d0sc03290e

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