光 变 色 材 料 领 域 先 行 者
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光致变色材料在紫外线(UV)或可见光照射后会改变颜色,然后恢复到原来的状态。此时,如果光致变色材料仅通过另一波长的光照射来返回其原始状态,这种现象称为P型光致变色。P型光致变色染料在过去十年中受到越来越多的关注,因为工业界和学术界试图将基于光致变色的新应用实现商业化。例如,光学电路在计算机处理期间需要释放分流电子,这会严重影响计算机的速度和功耗。而利用光学原理制成的基于P型染料的电子元件(如开关和逻辑门)就引起了科学界广泛的兴趣。光学分子机器也是开发下一代存储器技术的一部分,理论上可以提供比现有系统更大的数据存储密度。通过将P型染料共价连接到非光致变色系统,已经产生了许多信息技术中感兴趣的新材料。对于上述应用,两种研究最多的染料类型分别是俘精酸酐和二芳基乙烯类,因此它们将在下文中进行讨论。
俘精酸酐
俘精酸酐的光致变色依赖于UV光引发闭环而不是开环。逆反应不会发生热,但需要吸收某些波长的可见光。因此,与吡喃和恶嗪衍生的着色剂不同,活化的俘精酸酐不会在黑暗中漂白。存在进一步的差异,虽然螺环化合物必须在溶液中才能显示出有用的光致变色,但俘精酸酐也可以作为固体的光致变色。可以获得宽色域:虽然更简单的衍生物可以提供从几乎无色到黄色和红色的转变,但通过适当的分子设计,可以吸收到红外区域。
尽管俘精酸酐已用于传统的着色区域,如纺织品和印刷油墨,但它们对功能性应用更感兴趣。例如,曾经作为Aberchrome 540商业上可获得的染料12已广泛用于化学光度法。Fulgides和相关系统作为光开关和存储器应用的候选者继续受到关注。
二芳基乙烯
二芳基乙烯类化合物具有热稳定性,该类分子比俘精酸酐更具弹性且易于合成。
这种类型的材料作为光学开关十分具有潜力,目前已经被应用于纳米技术领域。通过利用染料晶体中的光致变色现象,某些分子可以作为光驱动分子机器的基础。部分研究还报道了关于该类材料的聚合物表面性质的控制。目前,该类分子合成的选择性和产量仍是制约商业化生产的大问题。也许未来,通过解决这些关键的技术性问题,P型光致变色染料将深刻地影响现有的光致变色染料商业市场布局。
上海甘田光学材料有限公司致力于研发和生产各类光致变色单体新材料,拥有诺贝尔科学家研究中心孵化基地,目前产业聚焦于眼镜,化妆,变色薄膜和服装等各个领域,欢迎前来咨询和交流!
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