光致变色与电致变色材料

光致变色与电致变色材料 樊美公 中国科学院理化技术所 2011 光致变色学的发展历史光致变色学的发展历史18671867年年FritscheFritsche首先发现了光致变色现象，但在随后的首先发现了光致变色现象，但在随后的 将近一个世纪的时间里，一直未受到重视将近一个世纪的时间里，一直未受到重视二十世纪五十年代二十世纪五十年代 光致变色的概念由光致变色的概念由HirshbergHirshberg提出二十世纪七十年代二十世纪七十年代 第一本有关光致变色学的专著出版在随后的第一本有关光致变色学的专著出版在随后的 三十年里，光致变色学得到了迅速的发展三十年里，光致变色学得到了迅速的发展二十世纪九十年代二十世纪九十年代 光致变色学的形成光致变色学的形成 一 光致变色学的定义、内涵、与前景 二 主要光致变色体系 三 激光光谱与瞬态 过程研究 四 有机光致变色学 与光子型信息存储 五 主要相关专著光致变色体系分类 有机光致变色体系 生物光致变色体系 高分子光致变色体系 无机光致变色体系 有机-无机复合体系 多功能集成体系光致变色学的定义、内涵、与前景 光致变色涵义光致变色涵义Ah /h B光致变色是指一个化合物光致变色是指一个化合物(A)，受到一定波长光照射时，受到一定波长光照射时，可发生特定的化学反应，生成新的化合物可发生特定的化学反应，生成新的化合物(B)，由于结，由于结构的改变导致其吸收光谱发生变化。

而在另一波长光构的改变导致其吸收光谱发生变化而在另一波长光照射或热的作用下，又能回到原来的形式照射或热的作用下，又能回到原来的形式Chem-mathine主要的有机光致变色体系 螺环化合物 吡喃类化合物 质子转移体系 俘精酸酐及其衍生物 双键的顺反异构化 二芳基乙烯类光致变色体系螺环化合物吡喃类化合物NO1#NO2#OO4#SOSClO8#SOSCl7#SO9#质子转移体系122NOe.R=Nd.R=X=Y=t-butyl c.R=CH PhX=H,Y=t-butyl b.2XYRNOH57R=CH2CH2Ph60R:d:c:b:a:CH22(CH )4CHNRNCHOHHOf:e:d:and2CHb:a:R:42(CH )22(CH )c:HOOHCHNRNCH59俘精酸酐及其衍生物双杂原子杂环俘精酸酐双杂原子杂环俘精酸酐NOOOOR2R1RNNOOO12RNOOOONSOOOEZAr=C6H5 SeF1SeF2SeF3ClC6H44CH3C6H44NSeArOOONSeArOOO俘精酰亚胺俘精酰亚胺OON C H2C6H5NOA r新型二芳基乙烯类光致变色体系2，5-二氢五员杂环体系二氢五员杂环体系 X=(CH2)n-,O,S or N-R,n=1 or 2 He1 and He2 are the same or different heteo-aryl.H eH e激光诱导瞬态过程与反应机理研究 俘精酸酐光致变色机理 螺噁嗪的光致变色机理 萘并吡喃的光致变色过程 光致变色化合物的酸致变色研究双光子光致变色 Rentzepis 双激光光致变色（1989）俘精酸酐的非线性效应与双光子吸收（2000）飞秒激光诱导双光子光谱 Rentzepis 双激光光致变色（1989）新型二芳基乙烯和光致变色化合物双光子吸收特性研究1,2-二芳杂环基环烯（一）合成与结构二芳杂环基乙烯类文献中的主要类型 He1和He2为芳杂环基，二者可以相同也可以不同。

MeCNMeHeHe12He21HeCNHe21HeHe21HeFFFFFFOOODesign and Synthesis of Novel Diarylethenes X=O,S,N-R,-(CH2)n-,n=1,2 He1 and He2 are heterocycles R is aryl or alkyl HeHe（二）合成路线合成路线当He为2-甲基吲哚基时，合成路线如下：NHNClCOCH2OCH2COClNNTiCl4/ZnNONMgBrMgBrMgBrCH3COCH2OCH2COCH3COCH3NCH3COCH2OCH2CONCH3CH3CH3CH3C2H5MgBr(CH3)2SO4当He为甲基取代的噻吩基、甲基取代的苯并噻吩基、甲基取代的吡咯基或1，3-二甲基吲哚基时，合成路线如下：TiCl4/ZnHeHe+He-HOClCOCH2OCH2COClCOCH2OCH2CO3,4-双取代二氢噻吩衍生物的合成近两年我们还合成了以下蓝光敏感的二芳基乙烯化合物：(三)结果 （二）新型蓝光敏感材料的 光致变色原理与紫外吸收光谱 光致变色反应实例（图中的化合物）SOSUVVisOSS2503003504004505005506000.00.10.20.30.40.50.6VisUVVisUVAbswavelength(nm)双稳态吸收光谱（成色前后）（三）PMMA膜中的紫外吸收光谱360380400420440460480500-0.03-0.02-0.010.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09VisUV光 密 度 值 变 化波 长（nm）成色体的紫外吸收光谱二，光致变色化合物的 双光子吸收特性研究1998年，Marder等(Science)编号 结构 TPA/nm (GM)514 12(8)835(810)1940(3670)975(945)4400(3700)800 4501 1 6 6 9 9 1010 1999年Marder等(Nature)D-DD-A-DA-D-A共合成了9个二苯乙烯类衍生物（as high as 1,25010-50cm4 s photon-1）2000年,Kim等(Chem.Mater.)合成了一些TPACS值比较大的化合物(1310-46cm4 sphoton-1molecule-1)SSSMeMeONOMeMeOMeBelfield and Fan et alTarget compound D-A Type =10.10-48 Cm4SMol.Photon-1 Cm-4 2000年Belfield and Fan et al(SPIE)A.双光子吸收原理 Type 1 Type 2 B实验方法The Result of“Z”Scan Two-Photon induced Time-resolved spectra 2000年10月 中科院感光所与中山大学 结构 值(10-50cm4 s Photon-1)264,100282,700 245,500 这是一类A-D-A或D-A-D型分子。

Laser wavelength:532 nmLaser pulse duration:T=10.00 nsLaser pulse focus area:S=1.964-03 cm2The concentration of sample:M=1.00e-02mol/l有机光致变色学重要专著有机光致变色学重要专著1 1，BrownBrown编著的编著的PhotochromismPhotochromism，197119712 2，DrrDrr和和Bouas-LaurentBouas-Laurent主编的主编的Photochromism:Photochromism:Molecules and Systems Molecules and Systems，199019903 3，Mcardle Mcardle 主编的主编的 Applied photochromic Applied photochromic polymer systems polymer systems，1993 1993 近期专著 1“Organic Photochromic and Thermalchromic Compounds”.Chapter 4,pp.141-206,Fan etal.,“Fulgide family compounds”.Edited by J.C.Crano and R.Guglielmetti,Plenum press,New York and London,1999.2 光化学基本原理与光子学材料科学 樊美公等著，科学出版社，2000。

3 分子光化学与光功能材料科学 樊美公，姚建年，佟振合等，科学出版社，2009.国家基金委国家“863”和“973”计划中国科学院明阳福J.C.Scaino,K.D.Belfield,C.Bone,W.M.Hung,P.M.Rentzepis金声 姚思德 张启元 王河洲佟振合 王佛松 张光寅 姚建年等谢谢各位的关注与支持谢谢各位的关注与支持有机光致变色学与光子型信息存储 1,可擦重写数字光存储 2，彩色多层与高密度数字光存储 3，光致变色反应的非线性效应 与超分辨读出 4，双光子光致变色与体相三维光存储 5，平行图象存储与全息存储 6,非破坏性读出变色学与信息存储光盘信息存储技术发展状况和前景光盘信息存储技术发展状况和前景 密度（容量）：密度（容量）：CD:650 MB(780nm)DVD:4.7-17 GB(650nm)Blue-ray Disc:27 GB(405nm)速度：速度：25 M bits/s 存储器：体积小，价格低，存储器：体积小，价格低，可移动，能擦写可移动，能擦写。