众所周知,变色龙(图1)是一种典型的智能变色物种,它的颜色变化取决于周围环境因素,如光线、温度以及情绪(惊吓、胜利和失败),在不同的环境刺激下,其身体颜色能变成绿色、黄色、米色或深棕色,常带浅色或深色斑点。基于这样的自然现象启发,很多研究学者一直在努力寻找对外界环境刺激具有多重响应的智能材料。然而,遗憾的是很多材料都显示出比较单一的性能或者制备过程比较繁琐苛刻,从而限制了此类材料的进一步发展和应用。因此,发展简单的、多元化刺激模式和具备逻辑控制特点的刺激响应性材料已成为构筑多功能刺激响应性材料的热点和难点。

图1. 变色龙。图片来自网络
近日,北京理工大学化学与化工学院王苏宁教授团队,在此领域取得了崭新的成果(图2)。她的团队在基于前期研究工作基础之上(Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 9086; Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 129, 9288),通过简单的合成手段把路易斯酸(硼)、碱(氧)引入到有机共轭分子骨架上,获得到了一系列简单的新型有机含硼分子。通过研究发现,该系列有机小分子对溶剂、温度、压力响应迅速,颜色变化明显,可逆性好等优点。更有意思的是,此类材料可以在不同基质上进行色彩丰富的绘画和文字书写(365 nm下),值得一提的是这些用此分子处理过的基质可以多次重复使用(如图3-6所示),表现出广阔的应用前景,对进一步开发简单分子多重刺激响应性材料具有重要的研究和参考价值。

图2. 简单分子多重响应。图片来源:Chem. Sci.

图3. 使用不同溶剂在硅胶板上作画

图4. 毛玻璃板上作画

图5. 滤纸上反复写字

图6. 对温度的响应
相关的成果发表在国际化学权威期刊Chemical Science(IF = 8.668, JCR分区:一区)杂志上,第一作者为在读博士生石永刚。
该论文作者为:Yong-gang Shi, Jun-wei Wang, Haijun Li, Guo-fei Hu, Xue Li, Soren K. Mellerup, Nan Wang, Tai Peng, Suning Wang
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A Simple Multi-Responsive System Based on Aldehyde Functionalized Amino-Boranes
Chem. Sci., 2018, DOI: 10.1039/C7SC03617E
王苏宁教授简介
王苏宁教授是北京理工大学国家“千人计划”教授,加拿大皇家科学院院士。课题组主要从事有机金属与发光材料化学的研究(Organometallic and Luminescent Materials Chemistry)。研究工作主要包括:1. 有机发光和电荷传输材料(Luminescent and Charge-Transport Materials for OLEDs);2. 光致变色和光响应材料(Photochromic and Photo-Responsive Materials);3. 有机硼化学反应(Reactivity of Organoboron-containing Compounds);4. 发光化学探针材料(Luminescent materials as chemical sensors);5. 有机太阳能电池电荷传输材料(Charge-transport materials for organic solar cells)。至今已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等国际著名学术期刊发表具有影响力的论文270余篇。
http://www.x-mol.com/university/faculty/8929


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