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  在眾多刺激響應材料中，光敏感材料具有精準、高效和非接觸控制等特點，被廣泛應用于生物醫療、芯片制造、納米機器人及控制釋放等領域 （圖1）。然而，由于光敏感分子往往具有良好的平面性，在固體狀態中會表現出強烈的分子間堆積作用，進一步限制了其異構化過程。因此，提升光敏感分子在固體狀態下的異構化性質成為了發展固體光敏感材料的一大挑戰。

  近日，電子科技大學的王東升課題組受Journal of Materials Chemistry C邀請，發表題為《Towards real-world applications: promoting fast and efficient photoswitching in the solid state》的前瞻性論文，并收錄于“2022 Emerging Investigators”特刊中。

  該論文通過分析光敏感分子（偶氮苯（Azo）、螺吡喃（SP）、二芳基乙烯（DAE）及給體-受體斯坦豪斯加合物（DASA））的結構及異構化機理 ，討論了各類光敏感分子在固體狀態下的異構化潛力（圖2）。從限制光敏感分子在固體狀態下的異構化機制出發，分析并討論了提升光敏感分子在固體狀態下的異構化性質的策略。

圖2. 光敏感分子的化學結構以及光穩態時的吸收光譜

  該論文將提升光敏感分子異構化性質的策略分為兩個部分，分別是內部改性策略與外部協同策略 （圖3）。其中，內部改性策略主要是通過化學合成手段，在光敏感分子上引入占位基團以消弱光敏感分子間的聚集；外部改性策略則是通過引入第三相，提升光敏感分子在固體狀態中的分布性質。其中，外部改性策略包括了形成表面單分子層、多孔材料負載、聚合物基材輔助分散與微膠囊方案。論文介紹了近年來促進固體狀態下光敏感分子快速高效異構化的策略，并分析討論了各策略的優勢、限制以及亟待克服的挑戰 （圖4）。最后，該論文對光敏感分子在固體材料中的應用提出了三點展望：制備具有高機械強度、低光強響應與光敏感固體塊材仍需科研人員的不懈努力。

  （1）由于光敏感分子的異構化性質與微觀環境的“靈活度”直接相關，因此難以制備出兼具高機械強度和高效快速異構化的固體材料。實現宏觀的“硬度”并同時具備微觀的“柔軟度”是滿足光敏感材料面向更多應用的重要條件。

  （2）對于大多數光敏感分子來說，其正向異構化和反向異構化皆可由光控制，于是，在混合光照下（自然光），由于異構化之間的競爭，光敏感材料難以產生高效的異構化。此外，大多數光敏感分子的異構化是由紫外光誘導觸發。其因穿透性低、光漂白效應和對人體有害等缺點，難以滿足實際應用的需求。這仍然是亟待解決的重要問題。

  （3）受刺激光穿透性的限制，隨著固體材料深度的增加，由于吸收和散射，光強隨著穿透深度增加會迅速減弱，從而難以實現固體塊材的完全控制。因此，制備具有一定厚度的光敏感塊材仍然是一個挑戰。

圖4. 不同策略的優缺點總結示意圖。

  該報道介紹并討論了光敏感分子在固體狀態下應用的機遇與挑戰，為日后固體光敏感材料的制備與研究提供了一定的思路。以上報道以perspective的形式、以《Towards real-world applications: promoting fast and efficient photoswitching in the solid state》為題發表在Journal of Materials Chemistry C，并收錄于“2022 Emerging Investigators”特刊中。第一作者為電子科技大學光電科學與工程學院博士研究生孫梵熙，通訊作者為電子科技大學光電科學與工程學院王東升副教授，電子科技大學為該論文的第一單位。該論文受到四川省國合項目、廣東省區域聯合基金與馬克思普朗克科學促進學會中德聯合實驗室共建項目的共同支持。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/tc/d2tc01345b