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1、光致变色与电致变色材料,樊美公 中国科学院理化技术所 2011,光致变色学的发展历史,1867年Fritsche首先发现了光致变色现象，但在随后的 将近一个世纪的时间里，一直未受到重视。二十世纪五十年代 光致变色的概念由Hirshberg提出。二十世纪七十年代 第一本有关光致变色学的专著出版。在随后的 三十年里，光致变色学得到了迅速的发展。二十世纪九十年代 光致变色学的形成,一 光致变色学的定义、内涵、与前景二 主要光致变色体系三 激光光谱与瞬态 过程研究四 有机光致变色学 与光子型信息存储五 主要相关专著,光致变色体系分类,有机光致变色体系生物光致变色体系高分子光致变色体系无机光致变色体系有
2、机-无机复合体系多功能集成体系,光致变色学的定义、内涵、与前景,光致变色涵义,h,/h,光致变色是指一个化合物(A)，受到一定波长光照射时，可发生特定的化学反应，生成新的化合物(B)，由于结构的改变导致其吸收光谱发生变化。而在另一波长光照射或热的作用下，又能回到原来的形式。,Chem-mathine,主要的有机光致变色体系,螺环化合物吡喃类化合物质子转移体系俘精酸酐及其衍生物双键的顺反异构化二芳基乙烯类光致变色体系,螺环化合物,吡喃类化合物,质子转移体系,俘精酸酐及其衍生物,双杂原子杂环俘精酸酐,硒唑类俘精酸酐,噁唑俘精酰亚胺,新型二芳基乙烯类光致变色体系,2，5-二氢五员杂环体系,X=(CH
3、2)n-,O,S or N-R,n=1 or 2 He1 and He2 are the same or different heteo-aryl.,激光诱导瞬态过程与反应机理研究,俘精酸酐光致变色机理螺噁嗪的光致变色机理 萘并吡喃的光致变色过程光致变色化合物的酸致变色研究,双光子光致变色,Rentzepis 双激光光致变色（1989）俘精酸酐的非线性效应与双光子吸收（2000）飞秒激光诱导双光子光谱,Rentzepis 双激光光致变色（1989）,新型二芳基乙烯和光致变色化合物双光子吸收特性研究1,2-二芳杂环基环烯（一）合成与结构,二芳杂环基乙烯类文献中的主要类型,He1和He2为芳杂环基
4、，二者可以相同也可以不同。,Design and Synthesis of Novel Diarylethenes X=O,S,N-R,-(CH2)n-,n=1,2 He1 and He2 are heterocycles R is aryl or alkyl,（二）合成路线当He为2-甲基吲哚基时，合成路线如下：,当He为甲基取代的噻吩基、甲基取代的苯并噻吩基、甲基取代的吡咯基或1，3-二甲基吲哚基时，合成路线如下：,3,4-双取代二氢噻吩衍生物的合成,近两年我们还合成了以下蓝光敏感的二芳基乙烯化合物：,(三)结果,（二）新型蓝光敏感材料的 光致变色原理与紫外吸收光谱 光致变色反应实例（图中
5、的化合物）,双稳态吸收光谱（成色前后）,（三）PMMA膜中的紫外吸收光谱,成色体的紫外吸收光谱,二，光致变色化合物的 双光子吸收特性研究,1998年，Marder等(Science),编号 结构 TPA/nm(GM),514 12(8),835(810)1940(3670),975(945)4400(3700),800 450,1,6,9,10,1999年Marder等(Nature),D-DD-A-DA-D-A,共合成了9个二苯乙烯类衍生物（as high as 1,25010-50cm4 s photon-1）,2000年,Kim等(Chem.Mater.),合成了一些TPACS值比较大的
6、化合物(1310-46cm4 sphoton-1molecule-1),Belfield and Fan et alTarget compound,D-A Type=10.10-48 Cm4SMol.Photon-1 Cm-4,2000年Belfield and Fan et al(SPIE)A.双光子吸收原理,Type 1 Type 2,B实验方法,The Result of“Z”Scan,Two-Photon induced Time-resolved spectra,2000年10月 中科院感光所与中山大学,结构 值(10-50cm4 s Photon-1),264,100,282,70
7、0,245,500,这是一类A-D-A或D-A-D型分子。Laser wavelength:532 nmLaser pulse duration:T=10.00 nsLaser pulse focus area:S=1.964-03 cm2The concentration of sample:M=1.00e-02mol/l,有机光致变色学重要专著,1，Brown编著的Photochromism，19712，Drr和Bouas-Laurent主编的Photochromism:Molecules and Systems，19903，Mcardle 主编的 Applied photochromic
8、 polymer systems，1993,近期专著,1“Organic Photochromic and Thermalchromic Compounds”.Chapter 4,pp.141-206,Fan etal.,“Fulgide family compounds”.Edited by J.C.Crano and R.Guglielmetti,Plenum press,New York and London,1999.2 光化学基本原理与光子学材料科学 樊美公等著，科学出版社，2000。3 分子光化学与光功能材料科学 樊美公，姚建年，佟振合等，科学出版社，2009.,国家基金委国家“8
9、63”和“973”计划中国科学院明阳福J.C.Scaino,K.D.Belfield,C.Bone,W.M.Hung,P.M.Rentzepis金声 姚思德 张启元 王河洲佟振合 王佛松 张光寅 姚建年等,谢谢各位的关注与支持,有机光致变色学与光子型信息存储 1,可擦重写数字光存储 2，彩色多层与高密度数字光存储 3，光致变色反应的非线性效应 与超分辨读出 4，双光子光致变色与体相三维光存储 5，平行图象存储与全息存储 6,非破坏性读出,变色学与信息存储,光盘信息存储技术发展状况和前景,密度（容量）：CD:650 MB(780nm)DVD:4.7-17 GB(650nm)Blue-ray Disc:27 GB(405nm)速度：25 M bits/s 存储器：体积小，价格低，可移动，能擦写。,Thank you!,
