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上海申思特自動(dòng)化設(shè)備有限公司

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分子OMAL歐瑪爾開關(guān)多刺激響應(yīng)及應(yīng)用
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【簡單介紹】
分子OMAL歐瑪爾開關(guān)多刺激響應(yīng)及應(yīng)用
分子OMAL開關(guān)作為具有刺激響應(yīng)的功能分子,在材料、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用前景,因此一直是科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。其中有機(jī)變色分子OMAL開關(guān),以螺環(huán)吡喃類分子為代表,由于其開/關(guān)環(huán)前后分子構(gòu)型、體積、偶極變化較大,尤其是它的電子吸收光譜會(huì)發(fā)生較大移動(dòng)而伴隨著明顯的顏色變化,這使得它們?cè)谥T多領(lǐng)域有著應(yīng)用前景。
【詳細(xì)說明】

分子OMAL歐瑪爾開關(guān)多刺激響應(yīng)及應(yīng)用
分子OMAL開關(guān)作為具有刺激響應(yīng)的功能分子,在材料、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用前景,因此一直是科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。其中有機(jī)變色分子OMAL開關(guān),以螺環(huán)吡喃類分子為代表,由于其開/關(guān)環(huán)前后分子構(gòu)型、體積、偶極變化較大,尤其是它的電子吸收光譜會(huì)發(fā)生較大移動(dòng)而伴隨著明顯的顏色變化,這使得它們?cè)谥T多領(lǐng)域有著應(yīng)用前景。

分子OMAL歐瑪爾開關(guān)多刺激響應(yīng)及應(yīng)用
因此,基于性質(zhì)更優(yōu)良的新型分子OMAL開關(guān),開發(fā)更多綠色、環(huán)保的刺激方式來調(diào)控分子開/關(guān)環(huán),進(jìn)而拓展分子OMAL開關(guān)在環(huán)境監(jiān)測及綠色顯示方面的應(yīng)用,具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。詳細(xì)研究了吲哚并[2,1-b]噁唑啉分子在CO2調(diào)控下的可逆開/關(guān)環(huán)行為及機(jī)理,并將其應(yīng)用于CO2捕獲及可視化檢測。首先,我們考察了不同取代基對(duì)吲哚并[2,1-b]噁唑啉分子在CO2刺激下的開環(huán)速度及顏色變化的影響。隨后,利用紫外-可見吸收光譜、質(zhì)譜、原位一維和二維核磁共振技術(shù),尤其是碳擴(kuò)散核磁技術(shù),詳細(xì)研究并確定了CO2調(diào)控吲哚并[1,2-b]噁唑啉分子開/關(guān)環(huán)的機(jī)理。基于其開環(huán)構(gòu)型與CO2間共價(jià)鍵動(dòng)態(tài)形成與斷開的原理,我們展示了吲哚并[1,2-b]噁唑啉分子在低(或零)耗能CO2可逆捕獲與釋放方面的應(yīng)用。這種動(dòng)態(tài)共價(jià)捕獲CO2的方法,為更多低能耗可逆捕獲與釋放CO2方法的開發(fā)提供了新思路?;诜肿覱MAL開關(guān)*的顏色變化,我們進(jìn)一步展示了吲哚并[2,1-b]噁唑啉分子在可視化CO2含量檢測方面的應(yīng)用。這種可視化方法不需要任何額外的儀器設(shè)備,用肉眼觀察即可,特別適用于沒有或不方便安裝儀器設(shè)備或電源輸出的偏遠(yuǎn)地區(qū)或密閉場所。我們?cè)敿?xì)研究了吲哚并[2,1-b]噁唑啉分子OMAL開關(guān)在水刺激下的可逆開/關(guān)環(huán)性質(zhì)(稱為水致變色)及機(jī)理。通過紫外-可見吸收光譜及核磁共振譜,證明了水可以類似于光/熱或酸/堿刺激,實(shí)現(xiàn)可逆可控地調(diào)節(jié)吲哚并[2,1-b]噁唑啉分子開環(huán)與關(guān)環(huán)構(gòu)型的比例。通過對(duì)染料分子濃度、所用溶劑、PEG的用量及分子量、以及保濕添加劑等條件的考察和優(yōu)化,目前我們制備的水寫紙,通過噴水打印的字跡可以保持22小時(shí),每張水寫紙可重復(fù)使用50次以上?;诓煌乃伦兩玖县?fù)載的水寫紙,可以得到不同顏色的噴水打印顯示。通過細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物急毒實(shí)驗(yàn),初步證明這些染料基本無毒性。通過粗略保守的估算,噴水無墨打印的成本僅約為噴墨打印成本的百分之一。雖然目前我們的噴水打印字跡保留時(shí)間還不能滿足人們長時(shí)閱讀的需要,但是這種噴水打印技術(shù)為人類所倡導(dǎo)的“綠色生活、綠色打印”提供了一個(gè)很好的方向,同時(shí)也會(huì)激發(fā)人們開發(fā)更多、更好的可重復(fù)書寫材料,以促進(jìn)人類的可持續(xù)發(fā)展。

分子OMAL歐瑪爾開關(guān)多刺激響應(yīng)及應(yīng)用
總之,本論文分別基于動(dòng)態(tài)共價(jià)作用和非共價(jià)作用,開發(fā)了兩種新型的調(diào)控吲哚并[1,2-b]噁唑啉分子開/關(guān)環(huán)的刺激方式——二氧化碳和水,并基于這兩種新型刺激方式的*性,拓展了分子OMAL開關(guān)在環(huán)境監(jiān)測及資源循環(huán)利用方面的應(yīng)用。



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