光致變色材料研究取得新進展

光致變色物質(zhì)具有顏色和多種物理性質(zhì)可逆變化的特征，其中磁性隨光刺激發(fā)生變化(即所謂光磁效應(yīng))的化合物除具有一般光致變色物質(zhì)的強光防護、光開關(guān)等功能外，還可能在磁共振成像、光信息存儲等方面發(fā)揮重要作用。多氰基配位化合物被認為是最有發(fā)展前景的此類材料，多年來備受關(guān)注，但是，其光磁效應(yīng)通常在液氮溫度以下發(fā)生，而罕見于室溫附近。因此，發(fā)展具有室溫光磁效應(yīng)的光致變色多氰基配位化合物具有重要的科學(xué)意義。

中科院福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室郭國聰研究員率領(lǐng)的研究團隊長期從事無機–有機雜化功能物質(zhì)的結(jié)構(gòu)化學(xué)研究。2003年，他們報道了［NdIII(DMF)4(H2O)3(μ-CN)FeIII(CN)5］·H2O(Nd-FeDMF)的合成和晶體結(jié)構(gòu)。之后，日本和意大利兩個研究小組發(fā)現(xiàn)，該化合物及類似的其它3d-4f多氰基配位化合物具有新穎的光磁效應(yīng)，但光磁轉(zhuǎn)變溫度低于50 K，且其內(nèi)在機制尚存在爭議。近期，郭國聰和王明盛研究團隊在國家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金等資助下發(fā)現(xiàn)，［EuIII(18-冠-6)(H2O)3］FeIII(CN)6·2H2O在室溫時經(jīng)紫外光或紫光照射后，冠醚氧上的孤對電子轉(zhuǎn)移到了到三價鐵上，生成了穩(wěn)定的冠醚自由基和二價鐵，晶體顏色由黃綠色變?yōu)槌壬?，變色后的樣品在暗室中靜置或加熱又能褪色，之后又能再次光照顯色，表現(xiàn)出典型的光致變色現(xiàn)象。變色前后，化合物的磁性發(fā)生了顯著的變化。在本工作中，晶體粉末經(jīng)波長為355 nm、功率密度為60 mW/cm2的二極管泵浦固體激光器照射10 min后，室溫時的MT值下降33.5%，比 NdFeDMF的報道值(＜3%)大得多。

該項工作首次發(fā)現(xiàn)了3d-4f多氰基配位化合物的光致變色現(xiàn)象和室溫光磁效應(yīng)，不僅從已知化合物中成功地挖掘出一類光致變色材料，而且發(fā)展出一類具有室溫光磁效應(yīng)的光誘導(dǎo)價態(tài)互變(valence tautomeric)化合物，近期以通訊形式發(fā)表在J．Am． Chem． Soc．2015，137，10882-10885。