无机－有机杂化光致变色材料的结构设计和能级调控

Photochromic materials have been widely concerned in information display, optical data storage, nonlinear optics, optical switch, and other fields. New type of inorganic-organic hybrid photochromic materials not only can combine the advantages of inorganic and organic photochromic materials respectively, and the synergy between inorganic and organic components, can make the function of hybrid materials present a novel. This project is from the new type of inorganic and organic hybrid key structural factors of photochromic materials and color level characteristics of research, through structure design and take control, reduce the hybrid photochromic materials required for decolorization of barrier, in order to solve this kind of material to slow the decolorization of common scientific problems. On this basis, by covalent bonds, coordination bond, the direction of the hydrogen bond and the structure of organic components could serve as the starting point of structure design, through to the construction of the interaction between primitive adjustment, change the energy of a material, energy band and carrier features, adjust the optical excitation process, study carrier transport in hybrid materials, electronics and energy transfer and transfer of basic physical and chemical process, in combination with theoretical calculation, the structure factors of photochromic and coordinated mechanism of inorganic and organic components, reveals its inherent law, for the structure design of high performance inorganic - organic hybrid photochromic materials provide new train of thought. Published 12 to 15 papers.

光致变色材料在信息显示、光信息存储、非线性光学、光开关等领域受到广泛关注。新型无机-有机杂化光致变色材料不仅可以结合无机和有机光致变色材料各自的优点，而且无机和有机组份之间的协同作用，可以使杂化材料呈现出新颖的功能。本项目拟从新型无机-有机杂化光致变色材料的关键结构因素和变色能级特点的研究出发，通过结构设计和能带调控，降低杂化光致变色材料消色所需要的势垒，以解决这类材料存在的消色速度慢的共性科学问题。在此基础上，以共价键、配位键、氢键的方向性以及有机组份的结构导向性为结构设计的出发点，通过对构筑基元之间相互作用的调节，改变材料的能级、能带及载流子特性，调节光激发过程，研究杂化材料中载流子输运、电子和能量的转移及传递等物理化学基本过程，结合理论计算，探讨光致变色的结构因素和无机和有机组分的协同机制，揭示其内在规律，为结构设计高性能的无机－有机杂化光致变色材料提供新思路。发表12-15篇论文。

光致变色材料在信息显示、光信息存储、非线性光学、光开关等领域受到广泛.关注。新型无机-有机杂化光致变色材料不仅可以结合无机和有机光致变色材料各自的优点，而且无机和有机组份之间的协同作用，可以使杂化材料呈现出新颖的功能。本项目设计合成和修饰了具有不同电子结构、尺寸和柔性的紫精类配体，采用溶剂热反应、水热反应和溶液反应等多种合成方法，得到了系列具有新颖结构和应用前景的紫精基杂化光致变色化合物。探索杂化材料体系变色和退色过程中载流子的迁移、传输及复合过程，并探讨配体的电子结构、配位方式、共价键、配位键以及氢键等关键结构因素对这些过程的差异影响，研究化合物变色与磁性、光学性能、电学性能之间的关系。如筛选能级匹配的冠醚和铁氰酸根离子进行结构组装，获得了具有室温光磁效应的多氰基化合物，突破了长期困扰分子基光磁材料领域的光磁效应温度普遍低于100 K的瓶颈；选取了吸电子性能很强的紫精类配体作为模板和金属盐反应，获得了对软硬X射线都能响应变色的化合物，其中一个化合物在紫外光和软X射线（Al-Kα）照射下可在1s内发生变色现象，对于Al-Kα的响应速度更是达到了XP材料中的最快记录，另一个化合物则显示出能量依赖的X射线变色，具有检测X射线的潜在应用；获得了首例由碘化铅大轮簇通过I-I共价键连接成的一维纳米管结构；设计并合成了一种无机-有机杂化的铅卤化合物半导体{[Pb3Cl6(CV)]•H2O]}n，变色后电导率增加高达3个数量级，首次通过光诱导电子转移的方法提高光电流增益；通过配位策略获得长寿命的电荷分离态从而加强化合物的光致变色速度、非线性光学性能及光致发光等性能；合成了第一例通过光诱导产生稳定吡嗪自由基的光致变色化合物等。这些研究结果为寻找和筛选新型光致变色功能材料化合物提供理论借鉴和实验指导。相关研究成果在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci.、Chem. Commun.、Inorg. Chem.、Cryst. Growth Des.、Dalton Trans.等高水平刊物上发表 SCI 文章 17篇，授权发明专利 2 件，申请发明专利 1 件，培养毕业博士 1 名、硕士 5 名，在学博士生 5 名、硕士生 3 名。