李振教授团队《Adv. Mater.》：三苯胺衍生物的可调控光响应行为：π-共轭结构的关键作用及其应用

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功能有机π共轭分子在有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、存储器件、刺激响应等方面具有广泛的应用前景。其中，光响应性材料由于其发光颜色或外观颜色可在光的照射下发生可逆变化，在数据加密、存储、防伪、图案化、光电和生化器件等方面具有巨大的应用潜力。
 
图1. 可调谐光响应材料设计策略近日，李振教授团队在新型光刺激响应材料的开发与应用方面取得突破。他们通过调控π共轭结构，获得一系列三苯胺衍生物，以低浓度掺杂比例分散到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基质中后，表现出光激活磷光和光致变色的可调控光响应性能，扩展了光响应材料的有效设计策略。光激活磷光和光致变色特性可被用于信息的加密和解密、可重写的图纹和防伪。此外，具有透明性和快速响应性的光致变色材料已被成功应用于太阳镜的制作，以保护眼睛免受强光辐射。DPANa掺杂的PMMA薄膜在紫外灯辐射60 s后，其磷光强度和寿命得到一定程度的提高，紫外灯关闭后，可观察到持久的磷光发射，自然放置1小时后，其又恢复至原始状态，磷光强度减弱，表现出可逆的光激活磷光效应。扩展π共轭结构后，DNaAPh和TNaA掺杂的PMMA薄膜在紫外灯辐射下，其外观颜色均迅速从无色变为绿色，自然状态放置15分钟后，其又恢复至原始状态，表现出快速响应且可逆的光致变色行为。因此，通过发色团结构的简单调节，所得材料的光响应特性有显著变化。理论计算结果和实验数据表明，光辐照下氧气的消耗和有效的系间窜越（ISC）导致了光激活磷光效应的产生，而光诱导电子转移形成的阳离子自由基则是光致变色性质产生的原因，这两者之间的竞争是造成不同光响应性能的主要原因。 
图2. 材料光学性能展示进一步通过丝网印刷技术，实现了图案化的信息显现和隐蔽。而具有可逆的光激活磷光性质和光致变色性质的材料也可用于信息防伪和可重写图纹，实现信息的可擦除存储。

 
图3. 材料在信息的加密和解密、可重写的图纹和防伪等方面的应用将光致变色材料切割成曲面镜片，置于阳光下60秒后，镜片由无色透明逐渐变为绿色透明状，在室内放置15分钟后可恢复至原状，此循环过程始终保持良好的透明性，体现出潜在的应用价值。变色前后透过镜片的太阳光谱，进一步表明变色镜片降低了透射光的强度，可用于保护眼睛避免强光辐照伤害。
 
图4. 材料在太阳镜方面的应用
相关研究结果以“Tunable Photoresponsive Behaviors Based on Triphenylamine Derivatives: The Pivotal Role of π-Conjugated Structure and Corresponding Application”为题，发表在《Advanced Materials》 (Adv. Mater. 2021, DOI: 10.1002/adma.202104002)上。天津大学分子聚集态科学研究院博士研究生杨玉杰为本文第一作者，共同通讯联系人为青年教师方曼曼博士和李振教授。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202104002

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