摘要：将多个响应分子整合到单晶体中是光机械晶体材料领域的一次全新尝试.本工作通过共晶制备了首个包含两种光响应分子的光机械晶体(9AC-NPE),每种分子都对应其独特的需要满足拓扑堆积条件的光二聚反应.紫外光照射下成功激发了晶体中的两种光二聚反应,同时表现出光显著效应、负光致变色和多发射峰的荧光增强.本文还将该共晶作为一个研究平台,比较和发现了两种光二聚反应在光反应速率和响应波长上的差异,这为制备具有复杂光机械行为的晶体材料提供了潜在的解决方案.此外,还发展了该共晶在光学打印中的概念设计.本工作加深了对光机械晶体材料设计和应用的理解,可作为该领域未来研究的重要参考.

摘要：报道了一种通过开环聚合与点击化学侧基修饰制备的后功能化光敏性聚醚材料.以烯丙基缩水甘油醚(AGE)为前驱体,通过新戊酸铯催化可控阴离子开环聚合(ROP)获得聚烯丙基缩水甘油醚(PAGE),并通过巯基-烯(Thiol-ene)点击化学和酯化两步反应将光敏基团肉桂酰氯引入到PAGE侧链上,合成了具有光敏特性的聚醚.PAGE的主链长度与肉桂酰氯侧基接枝率可分别通过调控单体/引发剂比例与反应时间灵活调控.将所得侧链修饰后的PAGE预聚物进行光固化成型,获得的光敏性聚酯薄膜具有较低的玻璃化转变温度(T_(g)),同时可在365和254 nm波长紫外光照下发生可逆[2+2]环加成反应,展现出快速可逆的变形特征.本工作通过开环聚合与点击化学反应设计优化了聚醚主侧链结构,为拓宽光功能性聚醚的使用温度窗口、提升其光致变形灵敏度提供了思路,有望使所得材料进一步在药物可控释放、柔性智能机器人等领域得到更加广泛的应用.

摘要：通过传统的热法-加热可以实现很多材料的固液转变,固液转变是材料的宝贵性质,液化后的材料可以通过模具制备各种形状的物品。与热致固液转变相比,光致固液转变具有更高的时空分辨率,可以利用非接触的方式精确地照射在需要液化的部位,这使得光致固液转变材料在功能材料领域有重要的应用前景。本文介绍了光致固液转变的有机小分子、高分子和其他材料研究进展,讨论了其转变机理和设计原则,并介绍了光致固液转变材料在可重复利用的粘合剂、光刻胶、光致驱动器和自愈合材料等方面的潜在应用前景。

摘要：设计并合成了氨基甲酸-N,N-双[3-(三甲氧基硅基)丙基]-(2-硝基苯基)甲酯(BS)光响应性桥联硅烷单体,采用1H NMR、13C NMR、29Si NMR和质谱对其进行了表征,硅烷的邻硝基苄基桥联结构单元具有光响应性能,在254 nm光照射下会发生光致断裂.通过溶胶-凝胶过程,利用BS桥联硅烷制备了具有光响应性能的聚倍半硅氧烷纳米粒子(BPS),其平均直径为127 nm,粒径分布窄(PDI=0.167).在254 nm光照射下BPS有机桥联结构发生光致断裂反应,表面电荷性质发生由负(–28.20 mV)到正(+22.86 m V)的翻转,BPS纳米粒子通过静电相互作用能够高效装载阿霉素药物,并具有光控药物释放行为.体外释放实验表明,在254 nm光照射下药物的释放率与光照强度和光照时间正相关,可对药物实现定时、定位和定量地精确控制释放,最高药物释放率达到82.9%,该研究为目标分子的控制释放提供了一种新的聚倍半硅氧烷可控释放体系,具有重要应用价值.

摘要：设计合成了具有不同末端烷基链长度的偶氮苯类联酰胺衍生物N-(3,4-n-氧基苯基)-N'-4-(偶氮苯基)苯甲酰肼(Dn,n=7,8,10).Dn可以形成稳定的有机凝胶,末端烷基链增加有利于提高凝胶能力和热力学稳定性.凝胶形成的驱动力主要为联酰胺基团间的分子间氢键以及偶氮苯基团间的π-π相互作用和烷基链间的范德华力.在紫外光照射下,Dn中的反式偶氮苯向顺式转化,并且在溶液中的光响应性非常显著,但凝胶态下偶氮苯的光致顺反异构不能诱导凝胶-溶胶的转变.

摘要：光响应高分子材料是指吸收光能后,能够在分子内或分子间产生化学或物理变化的一类功能高分子材料。伴随着分子结构与形态的改变,材料表现出某些宏观性质的变化,如在光刺激下发生形状、颜色或者折射率的变化等。光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性,因此光响应性高分子材料受到了越来越多的关注。通过合理的设计,光响应高分子材料可以产生光致形变或具有形状记忆功能,完成诸如伸缩、弯曲、爬行、转动等一些复杂的运动,并且可以制作成多种柔性智能执行器,在人工肌肉、微型机器人、微泵、微阀等领域有着广泛的应用前景。本文综述了近年来具有光响应特性的液晶高分子、凝胶以及形状记忆高分子等材料在光驱动型柔性执行器方面的研究进展,阐述了各种执行器的运行机理,并展望了该领域的发展前景。

摘要：研究了在波长为0.68μm的连续激光辐照下,YBCO高温超导薄膜微带线结构的光致非线性效应,并从实验现象和高温超导光响应器件研制两个角度进行讨论。主要的研究结果如下:高温超导薄膜微带线结构的非平衡光响应存在阈值,在本实验条件下,当功率15mW时,出现非平衡光响应。该阈值的获得,对光响应超导器件的设计与制作具有重要指导意义。在此基础之上,设想了一种新型的高温超导衰减器;另外,在反复通断激光实验中,观察到YBCO微带线具有时间累积的记忆效应,从而导致回复时间的出现。该现象也是影响高温超导光响应器件性能的重要因素之一,对非线性光响应超导器件的发展具有重要价值。

摘要：设计并合成了一种1-(4,5-二甲氧基-2-硝基苄基)乙氧基光敏基团保护的胸腺嘧啶脱氧核苷亚膦酰胺单体,将其通过固相合成引入到DNA序列中,可以实现对DNA链互补配对的光学调控;并进一步利用该单体合成了功能性的核酸序列,成功制备了快速光响应的DNA超分子水凝胶.该结果拓展了DNA单体的多样性,为构建新型光响应功能体系提供了新途径.

摘要：农药的有效利用与农药液滴在植物叶片上的蒸发过程息息相关。传统表面活性剂虽然可以改变液滴的蒸发模式或速率,但并不能根据外界环境变化对蒸发过程进行主动调节。为实现"自主调控"农药液滴蒸发的目的,本文设计合成了一种含丁二炔官能团的光响应性阳离子表面活性剂(PCDA-C6-NH3+),利用紫外光刺激改变其在液滴中的聚集状态,调控液滴的蒸发过程。该表面活性剂以10,12-二十五碳二炔酸(PCDA)作为骨架,通过酰胺化反应引入末端氨基并质子化后得到。采用紫外-可见光谱研究了PCDA-C6-NH3+的拓扑化学聚合反应,并利用静态表面张力和动态接触角分析了其紫外光照前后的表面活性和蒸发行为。该研究为实现液滴"自主调控"蒸发过程提供了一种新思路,对提高农药利用率具有重要意义。

摘要：设计了光响应超分子凝胶制备与性能研究的综合化学实验。通过螺吡喃与胶凝剂分子进行二组分共组装构筑了光响应凝胶,并对其性质进行了表征。结果表明,在不同波长的光下该体系表现了很好的光响应性质,螺吡喃分子结构的变化引起了光致变色现象,而且具有很好的可逆性,其对应的紫外可见光谱和扫描电子显微镜图像也都发生了相应的变化。通过实验,可以有效地激发学生的科研兴趣,有助于提高学生的创新思维和综合素质。