可用于柔性光波导的具有二维弯曲和手动扭转特性的有机晶体（英文）

大部分有机晶体是脆性的,这极大地限制了其在柔性智能材料领域的应用.本文报道了两种具有多重柔性的有机晶体,其中一种表现出二维弹性,而另一种晶体可以沿不同晶面表现出塑性和弹性双重柔性.另外,通过获得两种晶体的脆性多晶型,从晶体工程的角度建立了结构与性质之间的关系.这些柔性晶体都可以被手动扭转而不断裂,首次证明了手工扭转的晶体也可以通过一维塑性和弹性晶体制备.详细的晶体学分析、能量框架计算和和纳米压痕测试揭示了晶体的多重机械响应机理.这些特性除了与晶体中独特的分子排列相关外,还与分子间相互作用的强度和方向的差异密切相关.最后,探究了这些柔性晶体材料在光波导领域的应用.     

基于光和湿度双重驱动软体机器人的荧光增强性水检测器（英文）

智能仿生软材料是近年来科学研究的重点之一.液晶高分子材料是众多软材料中最有发展潜力的材料之一.目前通过液晶高分子材料制备具有复杂功能和多种响应的仿生器件主要通过两种方法,其一是引入多种响应性基团,赋予材料多重响应.另一个是构建单一刺激下具有变形变色协同功能的材料.然而,结合这两种策略,构建既具有多重刺激响应,又能协同变形变色的新型液晶高分子仍然是一个挑战.为此,本工作通过结合光响应性液晶网络和亲水的聚(2-羧乙基丙烯酸酯共丙烯酸)层(PC),制备了一种光和湿度双重响应的软驱动器.在紫外光的驱动下,偶氮苯的分子异构驱动复合薄膜的各向异性形变.环境湿度的变化能使亲水的PC层发生溶胀和脱水,使薄膜发生另一模式的形变.由于薄膜内部荧光分子与水分子的协同作用,PC膜的荧光强度增强.由于整合了双重响应性和协同行为,这种新型的双响应驱动器在制造智能软体机器人方面具有较大的潜力.通过合理的设计,我们制备了一个光驱动的智能软体机器人.该机器人表现出检测水、改变运动模式和荧光强度的能力,在构筑具有识别、响应和自我调整能力的多功能软体机器人方面具有实际应用潜力.     

高光稳定性的全稠环分子在近红外安全和防伪中的应用（英文）

可见光与近红外(NIR)光的分离在近红外相关领域中有重要意义.选择性地从环境中提取近红外光的可见光不透明-近红外透明(VONIRT)材料在许多领域都有着广泛的应用.VONIRT材料通常是无机材料,通常存在脆性、毒性或者制备成本高的缺点.经典有机分子由于其吸收光谱不够宽,不能覆盖到全部可见光区域,不能作为VONIRT材料使用.在本工作中,我们报道了具有ADA’DA构型的全稠环分子,将其作为VONIRT材料应用于近红外安全与防伪中.通过对分子的分子内电荷转移进行调节,这类分子实现了400到800 nm的宽吸收光谱,半峰宽为299 nm.此外,由于它们的全稠环骨架,这些分子表现出优异的光稳定性.将优化后的全稠环分子与高分子基底共混,成功制备了VONIRT滤光片.该滤光片可以选择性地阻挡可见光以及透过近红外光.该滤光片不仅可以选择性提取环境中的近红外光,也能在近红外相关的实际场景(近红外安全、法医学以及防伪等)中使用.本工作揭示了全稠环分子的一种新的光学性质,并且提供了一类新型的、实用的VONIRT材料.     

反蛋白石结构光子晶体及其应用的研究

反蛋白石结构光子晶体因具有完全光子带隙、制备材料广泛、特殊的周期结构、大的比表面积和连通的孔洞结构,近年来在自发辐射的调制、提高光催化反应速率和染料敏化太阳能电池反应速率等领域成为研究热点之一,并且在光、电、催化、传感、显示、检测等领域有着巨大的应用价值。介绍了反蛋白石结构光子晶体的基本概念及制备方法,阐述了反蛋白石结构在材料自发辐射的调制、能量传递的调制、促进物理化学反应、外界环境响应材料等方面的作用及其应用。     

有机晶体的机械致色性和机械变形性能:可调的堆积结构用于实现发光可逆和弹性（英文）

具有机械致变色和变形性能的有机发光晶体材料因其广阔的应用潜力而备受瞩目.本文报道了两种氰基苯乙烯衍生物(FPPA和FPLA)及其晶体多晶型,系统地研究了其机械响应性能与晶体堆积结构的关系.晶体学、光谱分析和理论模拟表明,机械研磨引发的荧光转换源自两种多晶型之间的相变.各向异性的剪切力引发分子由松散到紧密的堆积结构变化以抵抗机械研磨干扰.此外,具有交叉互锁和波纹状结构的针状晶体在受到局部外力作用时表现出优异的弹性性能.最后,探索了晶体材料荧光切换性能在信息存储和加密系统的应用.     

受活字印刷启发的可用于信息存储的自愈合荧光液晶弹性体（英文）

信息存储材料的发展在信息社会的进步中起着关键作用.然而,在光寻址记录信息时,通常每次记录信息都需要更换不同的掩模,这在实际应用中极为不便.本文受活字印刷术的启发,开发了一种可作为信息存储和记录介质的自愈合荧光液晶弹性体.该薄膜在温和的加热条件下经由简单的两阶段胺-丙烯酸酯aza-Michael反应制备而成.由于α-氰基取代二芳基乙烯荧光分子的光异构化,液晶弹性体薄膜表现出光可调的荧光特性.同时,动态硼酸酯键的引入使其具备了优异的自愈合和可重构形状性能.以上述荧光液晶弹性体薄膜作为存储介质,概念验证性地展示了活字印刷驱动的信息记录,该方法避免了重复更换光掩膜,并延长了存储材料的使用寿命.这项工作为开发易于使用的、可大面积制备的信息存储材料提供了有益的启示.     

硫酸钙晶须制备机理及技术研究进展

硫酸钙晶须作为一种新型无机材料在建材、医药、塑料、橡胶等行业都具有广阔的应用前景。结合本课题组在硫酸钙晶须材料研究领域的工作,总结了近年来硫酸钙晶须材料的研究进展,主要介绍了硫酸钙晶体的几种形态以及水分子在硫酸钙晶体中的存在形态;探讨了硫酸钙晶须的制备机理;分析了硫酸钙晶须的制备技术及其结晶过程中的各种影响因素,最后总结分析了该领域的发展趋势和急需解决的问题。     

单分子结中的有机自由基（英文）

空气稳定有机自由基的发现引起了人们对探究其在分子电子学和自旋电子学中应用的兴趣.这些自由基具有独特的开壳层电子结构,因而表现出特殊的电学特性.由于其较弱的旋轨耦合特性,也使得其成为自旋电子学的重要研究对象.此外,自由基还可以通过二聚、分子识别和机械互锁等分子间相互作用来构筑超分子器件.本文综述了空气稳定有机自由基在电子学及自旋电子学中的应用,通过详述其卓越的电磁性能来拓展启发分子设计的多样性.本综述还概述了超分子自由基的制备方法和相关性质的研究进展,拓宽了单分子研究的范围.此外,自由基介导的单分子反应是一个新兴的研究方向,本文也对该领域的未来发展方向进行了展望.通过阐明空气稳定有机自由基的应用潜力,本文将有望对分子电子学和自旋电子学的研究产生一定的指导意义.     

分子印迹光子晶体的研究进展EI北大核心CSCD

光子晶体是至少两种不同折射率介质周期性排列而成的有序结构材料,通过改变其平均折射率或晶格间距等参数可以实现对光的调控。响应性光子晶体结构与分子印迹技术相结合制备的分子印迹光子晶体化学传感器因特异性强、灵敏度高且具有自表达能力等优点而受到人们的青睐,为微量及痕量物质的检测提供了新思路。本文着重介绍了基于二维和三维光子晶体的传感材料,尤其是分子印迹光子晶体(MIPC)的制备方法、性能特点和应用研究进展,对分子印迹光子晶体在可视化检测的研究前景做了展望,对提高分辨率、稳定性等问题做了分析。     

光子晶体在光催化领域的研究进展

光子晶体是由具有不同介电常数的物质,在空间按照周期性排列形成具有光子带隙的介电结构材料.光子带隙中的慢光子和带隙反射可以促进光子的捕获和控制光与物质之间的相互作用.基于光子晶体独特的光学特性和较大的比表面积,将光子晶体结构引入到半导体光催化材料的设计中,可以有效地增强光催化反应活性.本文介绍了三维光子晶体的制备方法及慢光子效应,总结了光子晶体特别是反蛋白石结构的光子晶体作为光催化剂在废水净化、制氢、二氧化碳的转化等领域的研究进展,并针对光子晶体光催化剂面临的挑战,提出了开发具有不同折射率和周期性的多层三维光子晶体,促进光子晶体在光催化领域的应用.     

石墨烯材料的非线性光学研究进展炭材料专栏

石墨烯作为一种极薄的二维晶体,因其优异的物理和化学特性,引起了科学家广泛的关注。由于石墨烯具有热导率和电子迁移率高、比表面积大、宽波段响应、光学带隙可调、易于表面修饰等特性,石墨烯基材料的光学性质受到了越来越多的重视。近年来,科学家已将该类材料成功地应用到非线性光学研究领域并且取得了一系列重要的研究成果。重点阐述石墨烯及其复合材料近年来在非线性光学中的应用进展,首先概述了石墨烯的饱和吸收特性及其在不同脉冲激光锁模方面的应用;其次介绍了氧化石墨烯在不同条件下的非线性光学性质;最后总结了石墨烯复合材料的光限幅性能以及其激光防护器件的制备,并进一步指出了该研究领域仍存在的一些问题。     

基于场效应晶体管原理制备二硫化钼光电探测器（英文）

过渡金属二硫属化物在电学、光学和机械电子领域展示了强大的应用潜力和价值.其中,二硫化钼作为场效应晶体管中绝缘栅极材料和沟道材料,得到了越来越多的关注.本文研究了基于场效应晶体管原理制备而成的多层二硫化钼光电探测器.通过光学显微镜和原子力显微镜表征了该器件的表面形貌,同时研究了该器件基于场效应晶体管的电学特性和作为光电探测器的光电特性.该器件中,二硫化钼的电子迁移率达到了80 cm2/(V·s),最高探测光电响应为5 A/W.该光电探测器的探测波长极广,并且在所有测试过程中器件稳定性优良.     

纤维素纳米晶柔性功能光子材料的制备及应用研究进展

利用绿色可再生和具有自组装成光子结构能力的纤维素纳米晶体(CNCs)构筑柔性功能材料可提供丰富直观的可视化信息、降低成本并减少不可降解材料的危害。但是由于体系内缺乏有效的软能耗相,基于CNCs的光子材料具有机械易碎和缺乏动态光学响应等不足,为其功能性拓展应用带来了一定的挑战。因此,根据CNCs的结构特点,详细介绍了目前CNCs光子膜的制备方法及其影响因素,进而对目前CNCs光子膜从机械刚性到机械柔性和机色响应性的各种合成调控策略进行了总结。同时,还着重强调了CNCs柔性功能光子材料的各种有前景的应用方向以及未来面临的挑战。     

PVDC液相脱HCl制备碳炔的研究

碳炔是碳的一种同素异形体,分子中所有的碳原子均以SP杂化成键组成一维共轭长链结构.在化学合成、新功能材料制备、生物材料等研究领域具有诸多应用价值.本工作以聚卤代烯烃碱消去法为基础,提出使用聚偏氯乙烯液态均相脱HCl制备碳炔的方法,将表面液-固相反应扩展到了高分子材料的体相内部.合成产物经红外光谱和固体核磁共振分析显示具有甚高的碳炔结构含量,且主要成分为α-碳炔,表明PVDC液相脱HCl是制备高含量碳炔结构材料的一种有效方法.     

分子印迹光子晶体水凝胶传感器研究进展

以光子晶体材料和分子印迹技术为平台制备出的分子印迹光子晶体水凝胶化学传感器具有高度的专一性、敏感性、快速响应和高度普适的优点,并且无需标记、具有自表达能力,还可重复使用,操作简便,为低浓度物质的检测提供了一种新的思路.这种能实现“裸眼检测”的化学传感器在药物分析、毒物分析、环境监测、临床诊断、生物医学、病毒检测、化学开关,乃至公共安全等诸多方面都存在着巨大的应用潜力.简要介绍了分子印迹光子晶体水凝胶传感器的国内外研究动态,重点介绍了其制备原理及应用进展.     

真空共沉积法制备酞菁铅与酞菁氧钒复合膜的研究

酞菁类化合物由于自身的各种特性在众多领域得到了广泛的应用 ,成为功能材料研究领域中的热点之一。在本文中 ,我们主要研究了真空沉积法制备的两种金属酞菁类材料PbPc与VOPc的单成分膜和复合膜的性质 ,并对其进行了紫外 可见吸收光谱和X光电子能谱的测试 ,发现两者之间的复合并不是简单的叠加 ,两种材料分子之间发生了相互作用     

一种基于碳黑/聚四乙烯吡啶纳米复合物的新型湿度传感器

以4-羟-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)为引发剂,通过本体聚合方法制备聚四乙烯吡啶(P4VP)接枝纳米碳黑(CB)复合材料,以溴丁烷和1,4-二溴丁烷分别与之进行季胺化和交联季胺化反应,制得了新型电阻型湿敏材料.测试了该类纳米复合湿敏材料的温度响应特性,发现其在低湿环境下也具有较好的导电性,而且材料的导电行为同时存在离子导电和电子导电两种机理.通过改变碳黑与聚合物的相对比例,使聚合物产生季胺化以及交联季胺化反应等,可以调控两种导电机理的复合材料在电响应中所起的作用,从而改变其湿敏响应特性,制备可以全程响应的电阻型湿度传感器.     

环境响应性聚合物在载药微球制备领域研究进展

环境响应性聚合物可以响应温度、pH值、磁场、光等环境刺激的微小变化,将其作为载体材料可使药物根据不同的作用靶标和环境选择性实现药物的可控释放,在医药和农药领域受到研究者的关注。综述了温度、pH值、光、磁及复合型响应性聚合物作为载体材料在可控释放载药微球制备领域的应用,分别评述了载药微球的制备和响应机制。最后展望了环境响应性聚合物在医药和农药微球制备领域的发展,提出复合型响应性聚合物是未来研究的热点。     

基于共轭共聚物网络的动态褶皱的多重调控（英文）

环境刺激响应的动态微/纳米图案可调节表面特性,为智能表面的按需制备提供了有效的解决方案.我们合成了一种光响应共轭聚合物(P(AEG-AAzo-AAN)),基于简单的策略构建了光驱动的双层动态褶皱图案系统.聚合物所含蒽侧基的光二聚和偶氮苯侧基的光异构化可以分别调节交联密度和应力松弛,从而决定褶皱的产生/擦除,实现多级次褶皱的按需制备.硫酸掺杂后,褶皱图案能够对湿度做出响应,薄膜变为半导体.这种多重响应动态褶皱可能在智能显示器和防伪标签中获得潜在的应用.     

共晶炸药研究进展

共晶炸药是一种将不同炸药通过分子间作用力在分子层面加以混合的晶体.通过形成共晶炸药能够有效改善部分炸药的氧平衡及感度,提高其暴热、做功能力及安全性等,具有广阔的研究前景.综述了共晶炸药在分子间相互作用下的形成原理;概述了溶剂法、熔融法等共晶炸药的制备方法;总结了粉末X射线衍射(PXRD)、单晶X射线衍射、差式扫描量热法(DSC)和红外光谱法(IR)等共晶炸药的表征方法;评述了共晶炸药的研究现状、发展方向及应用前景.