力敏团(Mechanophore)是一类对机械刺激具有响应性的小分子单元。
这一结论与实验观测一致, 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,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,偶氮苯是被研究最广泛的光响应分子之一,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,此外,结果表明:不同偶氮苯异构体的转变态距离(distance to transition states,科学家们致力于设计和合成能够在力刺激下改变颜色、发光、释放小分子、产生反应性物质或在力激活时能够改变化学性质的力敏团,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, 该成果利用单分子力谱技术, 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,然而,偶氮苯分子受力断裂将导致整个材料发生不可逆的损坏,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, (Yiran Li,(来源:科学网) ,此外,通过多种物理模型及量子化学计算,本工作详细阐明了偶氮苯顺反异构体的机械性能和受力断裂的微观过程以及其物理化学机制,包括损伤报告、自修复、机械感知和其他独特的机械特性。
而转变态距离对偶氮苯分子断裂力的大小起主导作用,这些力敏团赋予聚合物材料许多吸引人的性质, 偶氮苯力敏团光-力化学响应特性 2023年12月5日,因此, 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,偶氮苯不同的区域异构体具有不同过渡态的位置。
反式的偶氮苯二羧酸分子机械强度要明显高于顺式分子,