二芳乙烯熒光開關材料及其應用進展

呂光磊，劉克印，孟路燕，易 濤

（復旦大學 化學系，上海200433）

光致變色（Phtochromism）［1］是指一個化合物在某一波長光的照射下，發生了特定的化學變化轉變成另一種狀態，在這個過程中，引起了化合物吸收光譜的變化，而在加熱或另一波長光的照射下，又恢復到起始狀態（圖1）。光致變色材料以光作為調控手段，已在光信息存儲、光開關材料、光學器件、光信息基因材料等方面得到了成功應用［2］。

圖1 光致變色反應過程中紫外－可見吸收光譜的變化Absorption spectral change in the photochromic process

在光致變色化合物中，二芳乙烯是一類熱不可逆的光致變色材料，其光致變色異構體對熱穩定，只有在不同波長光的照射下才能發生可逆的開關環反應。二芳乙烯的光致變色現象最早由日本化學家Irie報道［3］，從此揭開了二芳乙烯化合物的研究熱潮。二芳乙烯類光致變色反應的機制是光環化反應，即二芳乙烯分子的開環態在光照的條件下，發生順旋關環反應，生成共軛體系增大的閉環化合物（圖2）。由于共軛體系增大，使得二芳乙烯的最大吸收峰從紫外區紅移至可見區。在可見光照射下，通常有色的閉環態可恢復到無色或淺色的開環態。二芳乙烯化合物因本身所具有的響應時間快、熱穩定性好、抗疲勞性強等優點，越來越受到研究者的重視。二芳乙烯化合物的光開關功能及其他特性可以通過適當的結構修飾進行調控，主要有兩種手段：（1）在乙烯基的兩端引入不同的取代基或鑲嵌不同的雜環；（2）在芳基的一端或兩端進行修飾，連接不同的功能基團，引進諸如磁性、熒光、探針、液晶等功能，并通過光開關環化反應進行調控。……