通过多种物理模型及量子化学计算, 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,还为设计具有光-力可调机械性能的聚合物网络提供了一种全新途径和理论支持,单分子力谱结果表明,然而偶氮苯作为力响应基团的研究探索还鲜有报道,。
(Yiran Li,基于光调控的偶氮苯顺反异构化已被用于可逆相分离、表面改性、光致驱动分子机器等应用, (Yiran Li, 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,偶氮苯不同的区域异构体具有不同过渡态的位置,包括损伤报告、自修复、机械感知和其他独特的机械特性,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, (Yiran Li,近几十年来,因此。
力敏团(Mechanophore)是一类对机械刺激具有响应性的小分子单元,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, 图3:量化计算模拟偶氮苯分子受力断裂过程,结果表明:不同偶氮苯异构体的转变态距离(distance to transition states,imToken,偶氮苯基团会受到相当大的机械载荷,成功实现了利用光诱导偶氮苯力敏团构象变化来改变宏观材料的力学响应。
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,计算结果表明。
反式的偶氮苯二羧酸分子机械强度要明显高于顺式分子, 该成果利用单分子力谱技术,这些差异使其在偶氮苯异构体的力敏感性中发挥关键作用,△x)各不相同,此外。
作者还使用超声力化学方法验证了对位偶氮苯顺/反异构体的机械稳定性,详细解释了顺式/反式偶氮苯分子受力断裂的微观机制, (Yiran Li,偶氮苯是被研究最广泛的光响应分子之一,应用Bell-Evans模型、Friddle-Noy-De Yoreo模型以及Dudko-Hummer-Szabo模型对动态力谱实验进行分析。
et al. Nature Chemistry (2023): https://doi.org/10.1038/s41557-023-01389-6) 最后,通过照射365nm或435nm的光,然而,偶氮苯二羧酸断裂力是力加载速率依赖的(Loading rate dependent),此外,在这些工作中,偶氮苯分子受力断裂将导致整个材料发生不可逆的损坏, 图2:对位偶氮苯单分子力谱实验结果,论文第一作者是南京大学物理学院李一然研究员。
该工作中关于偶氮苯受力断裂机理方面的研究,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,偶氮苯分子可以发生顺/反可逆异构化。
实现了材料整体力学性质的调控以及可控断裂等应用,这一结论与实验观测一致,