螺吡喃化合物的合成及其光学性能研究文献综述
2020-05-06 16:51:55
1.引言 螺吡喃(spiropyran)化合物是目前研究最为广泛的有机光致变色材料。
螺吡喃是由一个芳杂环通过一个SP3杂化的碳原子与一个螺吡喃连接而形成的一类具有光致变色性质的有机化合物的统称。
螺吡喃分子是一种双稳态分子体系,在常态为闭环体SP结构,经过光照后转变为开环体MC结构,通常SP结构宏观表现为无色,MC结构为有色,两种结构可以相互转化并且稳定存在。
螺吡喃的开环体和闭环体这两种异构体有着完全不同的性质,如配位性质、光谱特性、空间构型、偶极距以及介电常数等,作为代表性的光开关分子,螺吡喃类化合物在化学传感、生物成像、光控开关、信息存储等功能材料领域有广泛的应用。
2螺吡喃化合物的结构和变色机理 螺吡喃化合物的变色原理为:当闭环体SP结构受到紫外波长或其他特定波长的照射后,螺吡喃分子中的螺氧键断裂,导致整个分子体系的π电子共轭程度增加,同时电子发生重排、组态发生异构化,最后,形成有色开环体(MC)结构;在黑暗环境下静置、用可见光照射以及加热条件下,MC结构又会重新改变恢复到原来的SP结构。
3.螺吡喃化合物的应用 3.1 荧光分子开光方面的应用 将无机材料和机材料进行纳米乃至分子层次的复合,制备有机/无机杂化新功能材料是当前纳米科学、表面/界面科学的前沿研究领域。
螺吡喃在特定紫外光照射下可通过C-O键断裂形成开环部花青(MC)结构而显色,可见光照射或黑暗下长时间放置又可回复到无色的螺环结构。
利用螺吡喃这种特殊的光控开关”开””光”转换功能,将其杂化链接到无机量子点表面可实现光强”亮”、”暗”的二元调节。
当螺吡喃处在闭环体SP结构时,其在紫外光的最大吸收峰很小,因此无法与无机量子点建立很高的共振能量传输效率,此时螺吡喃处于逻辑上的”开”作用;当在紫外照射下转变为开环体MC结构时,其紫外吸收峰恰好与无机量子点发射的荧光波长范围有足够的重叠,产生共振能量传输使无机量子点的荧光淬灭,此时螺吡喃处于逻辑上的”关”作用。
鉴于以上理论,Li ADQ等将带有一定烷基链长的螺吡喃通过疏基链接到CdSe/ZnS表面,开展了杂化量子点的表面吸附、光谱特性、界面传输等研究工作; Raymo FM等则以二硫戊环作为链接基团将螺吡喃链接到CdSe/ZnS表面,进行了杂化量子点制备及光强调节的研究工作。
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