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浙江大学王文俊教授团队:基于荧光能量共振转移的光/力致双重响应荧光变色材料
发布:lee_9124   时间:2019/10/26 14:34:27   阅读:96 
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光/力致双重响应荧光变色材料可广泛应用于信息存储、防伪加密、应力感应、损伤预警等方面。通过同时引入供/受体荧光分子并控制其间距小于10nm而产生的荧光能量共振转移(FRET),可提高荧光变色材料的发射荧光强度,从而增强材料变色响应敏感性。目前荧光变色材料主要利用共混力致变色荧光染料或反应引入供受体荧光分子的方法进行制备,但材料存在变色效果难调控、能量转移效率低的挑战。

浙江大学王文俊教授研究团队提出了通过聚合物链拓扑结构的设计和定制实现聚集态结构与尺度调控的研究思路,在聚合物链中引入硝基苯噁二唑(NBD)作为荧光供体和光/力致双重响应的螺吡喃基团作为可切换荧光受体,开发了一种光/力致双重响应的荧光变色热塑性弹性体。
 
 
 
图1 应力作用或紫外光照射下梳状光/力致双重响应热塑性弹性体的荧光颜色切换

实现高效FRET的关键之一是供/受体荧光分子间距的控制。为此,我们设计和定制了一种聚丙烯酸正丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯梳状共聚物(PBA-g-PMMA),共聚物以螺吡喃基团为共聚物主侧链间的连接点,NBD则被引入到PMMA侧链中。利用PBA与PMMA间的不相容造成共聚物的微相分离,塑性PMMA作为分散相分散于PBA橡胶相中,使螺吡喃和NBD分别分布在PMMA分散相界面和内部,从而可利用PMMA分散相尺寸来调控螺吡喃和NBD间距,满足FRET的实现。所定制的梳状共聚物在紫外光照或者外力作用下,螺吡喃转化为开环结构(MC),NBD与MC形成了FRET,使得NBD绿色荧光被淬灭、MC红色荧光得到增强,共聚物薄膜由绿转红。由于红绿荧光强度的比值不受薄膜厚度和激发光强度等因素的干扰,因此荧光强度比值可定量地反映材料的拉伸应变,且测量灵敏度高。
 
 
 
图2 共聚物薄膜在拉伸作用下荧光颜色变化
a) 不同应变下薄膜荧光照片;b) 荧光光谱变化;c) 红绿荧光强度及比值与应变关系

以上成果发表在Macromolecules(DOI: 10.1021/acs.macromol.9b01556)上,论文的第一作者为浙江大学化工学院博士研究生贾艳宇,通讯作者为王文俊教授,共同通讯作者为香港中文大学(深圳)朱世平院士。
 

来源:高分子科技
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