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光響應(yīng)智能材料可以在不同波長(zhǎng)的光照射下，在兩個(gè)或多個(gè)狀態(tài)之間可逆切換，導(dǎo)致材料顏色、形狀、磁性、電性等物理化學(xué)的性質(zhì)變化，有望應(yīng)用于分子開關(guān)、傳感及高密度存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域。目前，光響應(yīng)分子材料的研究主要集中在羅吡喃和偶氮苯類衍生物，通常涉及分子結(jié)構(gòu)層次上的化學(xué)鍵異構(gòu)或基團(tuán)轉(zhuǎn)動(dòng)，只能在溶液中進(jìn)行高效的轉(zhuǎn)換，如何在固態(tài)實(shí)現(xiàn)各種功能的快速可逆控制是發(fā)展固態(tài)光響應(yīng)分子器件中面臨的重要挑戰(zhàn)。光誘導(dǎo)金屬離子的電子遷移或者重排可以在電子結(jié)構(gòu)層次調(diào)控分子性能，不僅具有響應(yīng)速度快、空間選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，而且可以在固態(tài)進(jìn)行高效可逆的轉(zhuǎn)變，有望實(shí)現(xiàn)固態(tài)分子材料多功能調(diào)控。

精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉濤教授課題組長(zhǎng)期致力于自旋交叉和電荷轉(zhuǎn)移型功能分子材料的研究，在深入思考光誘導(dǎo)電子遷移重排與材料多功能耦合之間的關(guān)系基礎(chǔ)上，提出利用光誘導(dǎo)電子遷移與重排引起的自旋、電荷、鍵長(zhǎng)以及吸收光譜等的變化調(diào)控分子材料性能。利用光誘導(dǎo)電子重排可以調(diào)控金屬離子的自旋態(tài)和磁各向異性，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性雙穩(wěn)態(tài)和單鏈磁體行為的雙向可逆切換，為信息的讀與寫提供了新的策略（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5119; Nature Communications 2013, 4, 2826; Chem. Sci. 2018, 9, 617）；光誘導(dǎo)電子重排可以驅(qū)動(dòng)分子內(nèi)電荷的重新分布，造成對(duì)稱性破缺，從而控制分子內(nèi)偶極的產(chǎn)生與消失（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4367; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 7663; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 8468）；金屬離子內(nèi)或金屬離子間的電子遷移伴隨著配位八面體鍵長(zhǎng)和鍵角等的變化，從而產(chǎn)生巨熱膨脹或負(fù)熱膨脹，有望應(yīng)用于光控納米馬達(dá)和微型驅(qū)動(dòng)器等（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13052）；最近，利用自旋交叉基元和熒光功能基元通過(guò)配位鍵連接，通過(guò)提高分子內(nèi)能量轉(zhuǎn)移效率，成功實(shí)現(xiàn)了利用光誘導(dǎo)自旋交叉對(duì)熒光發(fā)射性能的調(diào)控，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)光調(diào)控分子穩(wěn)態(tài)材料多功能化和器件化提供了基礎(chǔ)（Chem. Sci. 2018, 9, 2892; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12216）。

基于課題組的研究成果，劉濤教授受國(guó)際知名化學(xué)期刊Accounts of chemical Research邀請(qǐng)撰寫綜述(Yin-Shan Meng, Tao Liu. Manipulating Spin Transition To Achieve Switchable Multifunctions. Acc. Chem. Res. 2019, 52, 1369)，闡釋利用光調(diào)控分子材料電子結(jié)構(gòu)以及多功能耦合方面的思考與進(jìn)展。青年教師孟銀杉為本文第一作者，劉濤教授為通訊作者。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00049

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以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目、創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目和大連理工大學(xué)的大力支持。

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