中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所光致形變晶體材料研究取得進(jìn)展

能量輸入誘導(dǎo)做功是一個廣泛研究的重要科學(xué)問題。面對日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，如何有效利用可再生能源來實(shí)現(xiàn)能量到功的轉(zhuǎn)化激發(fā)了科學(xué)家對新興能量轉(zhuǎn)換材料研究的興趣。光誘導(dǎo)形變材料由于具有遠(yuǎn)程、快速以及空間可探測的特點(diǎn)，能有效地將光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而在光做功領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用。目前為止，雖有為數(shù)不多的具有這類形變的晶體材料被報(bào)道，但是它們的形變尺寸還都停留在納米以及微米級別，這樣小的晶體尺寸極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張杰研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持下，巧妙借助cation-PI相互作用，實(shí)現(xiàn)了對晶態(tài)吡啶鎓鹽衍生物結(jié)構(gòu)堆積的有效控制。通過引入具有光活性的烯烴雙鍵基團(tuán)，利用其[2+2]環(huán)加成作用實(shí)現(xiàn)了晶體在光照下顯著的可控形變，同時(shí)這一過程伴隨著從無到有的可視熒光轉(zhuǎn)變。值得注意的是，這是目前報(bào)道的尺寸最大的具有光機(jī)械效應(yīng)的單晶，其尺寸已經(jīng)達(dá)到厘米級。該研究成果被德國《應(yīng)用化學(xué)》(Angew Chem Int Ed，2013，52:6 653－6 657)接受發(fā)表，這一重要發(fā)現(xiàn)為今后設(shè)計(jì)開發(fā)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的宏觀光機(jī)械效應(yīng)晶體材料奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

最近該課題組圍繞具有光電化學(xué)活性的吡啶鎓基多功能分子組裝體的設(shè)計(jì)合成及性能開展了系統(tǒng)的研究工作，實(shí)現(xiàn)了多類功能分子組裝體的構(gòu)筑及其性能的調(diào)控，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Chem Commun，2013，49:1 624;J Mater Chem C，2013，1:744;Chem Commun，2012，48:10 422;Chem Eur J，2012，18:1 924;J Mater Chem，2012，22:12 212上，進(jìn)一步研究正在開展中。