蘇成勇、潘梅教授團(tuán)隊(duì)：從光致變色金屬-有機(jī)配位籠到共價(jià)有機(jī)籠的構(gòu)筑及其光響應(yīng)邏輯門應(yīng)用
由于具有光誘導(dǎo)的開環(huán)和閉環(huán)異構(gòu)化性質(zhì)，二噻吩乙烯（DTE）型光致變色材料在開關(guān)器件、光學(xué)存儲(chǔ)器、光電子學(xué)、磁學(xué)、生物成像和治療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，利用 DTE 的光響應(yīng)特性在分子或超分子水平上構(gòu)建復(fù)合邏輯操作系統(tǒng)是一個(gè)很有趣的研究方向。為此，人們?cè)O(shè)計(jì)了各種有機(jī)物、金屬有機(jī)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(jī)配位籠，然后通過(guò)還原和脫金屬過(guò)程構(gòu)筑共價(jià)有機(jī)籠，從而將多個(gè) DTE 單元集成到一個(gè)有機(jī)超分子體系中實(shí)現(xiàn)光響應(yīng)的研究。
圖1、光致變色金屬-有機(jī)配位籠到共價(jià)有機(jī)籠的構(gòu)筑a）及其光轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)b）
中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院蘇成勇和潘梅教授研究團(tuán)隊(duì)，基于 DTE 的光致變色配體 5,5'-（4,4'-（環(huán)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(jī)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(wú)金屬的 R-A2L3型共價(jià)有機(jī)籠。配位籠和共價(jià)有機(jī)籠都能在紫外/可見光照射下發(fā)生可逆的開環(huán)/閉環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)。核磁、單晶結(jié)構(gòu)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(gè) DTE 單元發(fā)生了“閉環(huán)”，并進(jìn)一步研究了各個(gè)籠子光異構(gòu)化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)速率。最后將共價(jià)有機(jī)籠與稀土上轉(zhuǎn)換材料雜化，得到的雜化材料可以通過(guò)光照進(jìn)行上轉(zhuǎn)換發(fā)光顏色調(diào)控，并可應(yīng)用于多模式讀出的邏輯門運(yùn)算。
圖2、共價(jià)有機(jī)籠-稀土上轉(zhuǎn)換雜化材料的光響應(yīng)邏輯門應(yīng)用
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Chemical Science上，文章的第一作者是中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院2020屆博士生張建華。
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