金电极对偶氮苯分子结的结构及其电输运性质的力学调控作用

偶氮苯分子因存在顺反两种异构体而表现出不同的电输运性质.为了揭示电极的机械作用对偶氮苯分子的几何结构以及电输运性质的影响,基于第一性原理计算研究了偶氮苯分子在电极挤压和拉伸作用下的结构变化规律,并利用非平衡格林函数方法计算了偶氮苯分子结在拉伸和压缩过程中以及分子在不同形状电极之间的电输运性质.结果表明,顺式和反式偶氮苯分子在电极作用下都具有较稳定的几何结构.其中顺式偶氮苯分子在电极拉至超过反式偶氮苯分子结平衡电极距离0.1 nm时仍保持为顺式结构.而反式偶氮苯分子在电极挤压下虽然发生了弯曲,但当电极距离压缩至短于顺式偶氮苯分子结0.2 nm时,中间的C—N—N—C二面角仍然保持反式结构.在低偏压下,两电极若为平面电极,则反式偶氮苯分子的电导高于顺式偶氮苯分子;若分子连接于两锥形电极尖端,则顺式偶氮苯分子结的电导更高.特别值得关注的是两种偶氮苯分子的导电能力随电极距离的变化正好相反,顺式偶氮苯分子结的电导随电极距离拉伸而增大,反式偶氮苯分子结的电导则随电极距离的压缩而增大.偶氮苯分子结的电导在电极距离变化时最大变化幅度可达10倍以上.

Au纳米粒子表面附近偶氮苯分子的吸收光谱

我们将时空间含时密度泛函理论与经典的电动力学时空间有限差分技术相结合,对吸附在Au纳米粒子表面附近的偶氮苯分子顺式和反式两种同分异构体的光学性质进行了研究。计算结果显示,一方面表面等离子激元共振会增大其周围激光外场的强度,从而使得偶氮苯分子的吸收光谱得到增强,另一方面,吸附分子与金属纳米粒子之间的相互耦合作用也会对一些低能特殊谱峰的强度及位置产生影响,从而使得谱线的形状与单独的偶氮苯分子或Au纳米粒子并不相同。此外,等离子激元的增强效应会随着分子与金属纳米粒子之间的距离以及纳米粒子尺寸的变化而发生变化。

利用非弹性电子隧穿谱对偶氮苯光敏分子结结构的探测

偶氮苯光敏分子(AzB)暴露在可见光或者紫外光环境下容易发生顺式与反式之间的结构变化。基于密度泛函理论与格林函数方法,着重考察了AzB分子结在不同的力学环境下对导电能力的影响,发现大部分顺式结构的电导明显高于反式结构的电导。这与最近的一组实验结论是一致的。由于非弹性隧穿光谱(IETS)对结构的敏感性,利用IETS探测了不同结构的AzB分子结,发现它们的IETS峰出现的位置混杂在一起,因此无法利用IETS对这些偶氮苯分子结进行标记,这与同组实验结果并不一致。

偶氮苯液晶嵌段共聚物薄膜自组装和光响应性研究进展

偶氮苯液晶嵌段共聚物(LCBCP)是指分子中含有偶氮苯液晶高分子的一类嵌段共聚物(BCP)。偶氮苯LCBCP因结合了BCP微相分离的特性、液晶高分子的液晶相结构以及偶氮苯基元的光响应性,在纳米技术、信息存储以及光子学等领域备受研究者的关注。本文概述了近年来偶氮苯LCBCP薄膜自组装及光响应性的研究进展,阐述了排除体积效应和聚合物的表面偏析原理及其对偶氮苯LCBCP薄膜组装结构的影响,介绍了不同光源类型,包括线偏振光、紫外光以及非偏振光,对偶氮苯LCBCP薄膜组装结构的光调控,并简要介绍了偶氮苯LCBCP薄膜的功能化应用。此外,本文还讨论了现阶段偶氮苯LCBCP薄膜自组装研究方面的挑战,并对未来的研究前景进行了展望。

天大设计光敏分子/纳米模板复合结构获得成功

日前,天津大学封伟教授带领的科研团队设计出国际首个光敏分子/纳米模板复合结构,并制备全新的单枝/双枝偶氮苯分子共价接枝石墨烯杂化材料,突破了分子级光热能存储与可控释放的难题,为未来太阳能的高能、长效存储与转化提供了重要的材料基础和设计方向。相关研究成果在线发表于材料化学领域顶级期刊《材料化学杂志》上。

天大设计出光敏分子/纳米模板复合结构

日前，天津大学封伟教授带领的科研团队设计出国际首个光敏分子／纳米模板复合结构，并制备出全新的单枝／双枝偶氮苯分子共价接枝石墨烯杂化材料，突破了分子级光热能存储与可控释放的难题，为未来太阳能的高能、长效存储与转化提供了重要的材料基础和设计方向。

天津大学设计出国际首个光敏分子／纳米模板复合结构

日前，天津大学封伟教授带领的科研团队设计出国际首个光敏分子／纳米模板复合结构，并制备全新的单枝／双枝偶氮苯分子共价接枝石墨烯杂化材料，突破了分子级光热能存储与可控释放的难题，为未来太阳能的高能、长效存储与转化提供了重要的材料基础和设计方向。相关研究成果在线发表于材料化学领域顶级期刊《材料化学杂志》上。

偶氮苯修饰DNA的组装行为及主客体作用介导的形貌调控

智能型DNA纳米材料,由于其具有灵敏的外界刺激响应性,是纳米技术和生物医学应用中一类重要的功能纳米材料。本文研究的具有光响应性质的偶氮苯共价修饰DNA的两亲分子在水相中可组装成直径为28.8nm的球形胶束,光刺激或者β-环糊精与偶氮苯的主客体识别的调控均可实现组装解离,进一步通过荧光包裹实验和金纳米颗粒负载实验验证了球形胶束的组装机制,为其在药物负载、靶向识别等生物医学领域提供了潜在应用。

新型三阶非线性光学有机材料研制、测量与计算

用化学常规方法，制成４＇－（２″，４″，６″－三氯苯偶氮氨基）－苯偶氮－４－硝基苯分子，用ＨＹＰＥＲＣＨＥＭ软件包对该分子作量子化学计算，得到１１１个能级的参数。由此计算出分子的三阶超极化率γｚｚｚｚ以及该材料的三阶非线性电极化率χ（３）ｚｚｚｚ。计算结果能较好地与实验值相符合。

南工大开发可捕集CO2智能吸附剂

近日,南京工业大学研发出一种智能吸附剂,实现了对CO2的低能耗、可控式捕集,有望大幅降低工业过程中气体分离的能耗。相关成果近日发表在化学领域国际知名期刊《德国应用化学》上。据介绍,在工业吸附分离操作中,传统吸附刑通常需要在变温或变压条件下实现其循环使用过程,该方法的缺点是能耗较高。自然界存在一些具有“光响应性”的特殊物质,能够在不同波段光的照射下产生结构变化,发挥吸附作用,偶氮苯分子就是其中之一。

科技动态

新材料可将太阳能储存数月甚至数年英国科学家已经确定了一种可将太阳能存储数月乃至数年的特殊材料——金属有机框架(MOF)材料。该材料的功能有点像用于暖手器供热的相变材料,但是其优势是可以直接从太阳中捕获免费能源。在MOF中,碳基分子通过连接金属离子形成结构。至关重要的是,MOF是多孔的,因此它们可与其他小分子形成复合材料。通过添加吸收光的化合物偶氮苯分子,最终形成的复合材料能在室温下将吸收的紫外线能量储存至少4个月,然后再释放出来。这是对目前大多数光响应材料能存储几天或几周能量的重大突破.

非偏振光诱导含聚二甲基硅氧烷的偶氮苯液晶嵌段共聚物薄膜微相分离结构的垂直取向

通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成了聚二甲基硅氧烷-嵌段-聚(11-(4-(4'-氰基偶氮苯)苯氧基)十一烷基丙烯酸酯)(PDMS-b-PAz)的二嵌段共聚物,其中PDMS的体积分数是27%.利用原子力显微镜和掠入射小角X射线散射等表征手段研究了不同厚度的薄膜分别在热退火和非偏振光取向后的组装形貌.结果显示:热退火时,当膜厚较低时,形成的是面内无序排列的柱状结构;而当膜厚增加到319 nm时,形成的是面内排列与垂直于基底排列共存的杂化结构,即使当膜厚增加至406 nm时,这种杂化结构仍然保持.而采用非偏振光取向时,即使对于厚度仅为55 nm的薄膜就能获得垂直于基底排列的微相分离结构,且当膜厚增加至406 nm时,这种结构仍然得到保持.这是首次利用非偏振光诱导含PDMS的嵌段共聚物薄膜取向得到PDMS纳米柱垂直于基底的排列,这一取向方法将有助于推动含PDMS的嵌段共聚物薄膜在纳米模板等领域中的应用.

全光极化聚合物薄膜中染料分子取向的模型

对光极化后偶氮染料聚合物薄膜中染料分子的取向方式进行了研究 ,指出当写入光 (基频与其倍频光 )为线偏振且偏振方向互相平行时 ,极化薄膜中多数染料分子沿垂直写入光偏振的方向作轴向排列 ,而少数分子沿平行于写入光偏振的方向作极性排列 ,但只有后者对薄膜的宏观二阶非线性有贡献。