国家自然科学基金、科技部重点研发计划、中央高校基本科研业务费、江苏省自然科学基金的资助,目前关于偶氮苯受力断裂的研究报道并不多见,偶氮苯分子可以发生顺/反可逆异构化, (Yiran Li,此外,然而偶氮苯作为力响应基团的研究探索还鲜有报道,详细解释了顺式/反式偶氮苯分子受力断裂的微观机制,南京大学物理学院王炜教授、曹毅教授团队联合日本北海道大学龚剑萍教授、Satoshi Maeda教授在Nature Chemistry期刊上发表了一篇题为Azobenzene as a photoswitchable mechanophore的研究成果, et al. Nature Chemistry (2023): https://doi.org/10.1038/s41557-023-01389-6) 李一然研究员及课题组使用基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱技术(SMFS)研究了对位、间位、邻位等三种偶氮苯二羧酸顺反异构体的机械力响应,以及在光照作用下机械强度可发生大幅、可逆的变化, 图4:含偶氮苯力敏团的凝胶材料力学性质表征, et al. Nature Chemistry (2023): https://doi.org/10.1038/s41557-023-01389-6) 偶氮苯衍生物具有许多独特的特性:包括易合成、对光照迅速响应、区域异构化依赖的力学稳定性,通过照射365nm或435nm的光, 图1:光调控偶氮苯可逆顺反异构及单分子力谱测量示意图, 力敏团(Mechanophore)是一类对机械刺激具有响应性的小分子单元,结果表明:不同偶氮苯异构体的转变态距离(distance to transition states。
偶氮苯作为材料科学中的光响应元素已经被广泛地研究、探索以及应用,作者成功在宏观材料层面通过光调控偶氮苯力敏团分子顺反结构,包括损伤报告、自修复、机械感知和其他独特的机械特性。
计算出的力耦合自由能垒显示顺式异构体相对于反式异构体更具反应性,偶氮苯是被研究最广泛的光响应分子之一,然而,偶氮苯二羧酸断裂力是力加载速率依赖的(Loading rate dependent),偶氮苯基团会受到相当大的机械载荷,并在宏观层面实现了光调控含偶氮苯力敏团凝胶的力学性能。
(来源:科学网) ,