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我校教师在顶级期刊《Chemical Engineering Journal》上发表研究论文

来源:工学院 发布日期:2021-10-21

  近日,我校工学院教师孙璟玮(第一作者)和杨圣晨(共同通讯作者)与复旦大学梁子骐教授合作,在化工领域顶级学术期刊《Chemical Engineering Journal》(TOP, IF = 13.273)上发表了题为“In-situ electro-polymerization of fluorescent electrochromic thin films based on charge-transfer complexes”的最新研究成果。

  电致荧光变色(FEC)技术因其在离子传感器、信息显示、生物分析以及光学成像和信息存储等领域的潜在应用,受到科研工作者的广泛关注。聚合物FEC材料具有易修饰、可溶液加工、轻质、柔性等特点被认为是最有应用前景的新型功能材料之一。目前,获得聚合物FEC材料的方法主要通过缩聚、氧化聚合、 Heck偶联或Suzuki偶联等化学聚合,反应条件苛刻、操作复杂,且要经过进一步纯化和成膜等后续工序。电化学聚合(EP)是一种常温常压下就可简便操作的方法,可直接在导电基底上一步完成聚合与成膜过程,是制备导电聚合物薄膜的有效方法。然而,绝大部分荧光分子经过电化学聚合后由于结构缺陷或紧密的π-p堆积而导致荧光猝灭,从而失去FEC响应。因此,如何设计、构筑能够采用简便的电化学聚合法制备的FEC材料依然是该领域亟待解决的难题。

  针对以上难题,该文章将电子给体(D)咔唑与受体(A)荧光单元通过非共轭烷基链连接,利用咔唑稳定的电化学活性及给体与受体间的电荷转移作用,通过简便的电化学聚合方法构筑了聚合物链间的电荷转移复合物(CTCs)体系,获得了具有高亮荧光的FEC薄膜。该CTCs体系通过D/A的分子间电荷转移作用形成D/A异质的堆积结构,不仅避免了荧光单元的结构缺陷及p-p堆积,而且表现出优异的电荷传输能力,从而显示了高对比度、快速响应的FEC性能。此外,研究发现,CTCs体系有利于自旋离域,从而稳定咔唑阳离子自由基,提高了薄膜在着色态的稳定性,使该材料实现了充电两秒钟、显示两小时的效果。以上结果表明,通过引入电荷转移复合物体系获得性能优异的FEC响应的设计思路是可行的,同时也为电化学聚合法制备FEC材料开辟了新的道路。