天津大學Angew. Chem. Int. Ed.: 共晶材料首次用于近紅外光熱轉換和成像

【引言】

有機光熱轉換功能材料由于在光熱治療（PTT）、光熱/光聲（PT/PA）成像、光熱電子器件和形狀記憶設備等各個領域都具有巨大的應用潛力，引起了眾多研究者的關注。到目前為止，有機光熱材料主要研究對象是卟啉、吲哚菁綠等分子和聚苯胺、聚吡咯等聚合物。為了制備更多的高性能光熱材料，研究者從兩方面進行改進：一方面是通過延長分子共軛長度或共價連接電子給體和電子受體片段，另一個是通過增強猝滅作用或增加自由基的濃度來抑制輻射躍遷過程。然而，復雜的設計和繁瑣的合成限制了有機光熱轉換領域的發展。因此，有必要開發新型光熱材料來滿足日益增長的光熱材料的應用需求。

【成果簡介】

近日，天津大學胡文平教授和張小濤副研究員（共同通訊作者）課題組開發了一種簡易的制備共晶的方法，并首次將其作為近紅外光熱（PT）轉換和成像的材料。在近紅外激光照射下，共晶體的溫度在很短的時間內迅速增加，具有高效的光熱轉換效率（η = 18.8％），飛秒瞬態吸收光譜揭示其機理是由于活躍的非輻射途徑和抑制輻射躍遷過程。研究成果以題為“Cocrystals Strategy towards Materials for Near-Infrared Photothermal Conversion and Imaging”發布在國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

【圖文導讀】

圖一：組成結構和理化表征

(a) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的分子結構，以及它們的粉末形態；

(b) DTC的TEM圖像；

(c) DTC對應的選區電子衍射圖像；

(d) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的XRD圖譜；

(e) DTC共晶的晶體結構。

圖二：共晶的性質及表征

(a) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的吸收光譜；

(b) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的紅外光譜；

(c) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的固體碳譜；

(d) 共晶DTC的電子自旋共振光譜；

(e) 計算得到的能級圖；

(f) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的分子軌道圖譜。

圖三：共晶的發光機理

(a) 光熱轉換測量圖示；

(b) 共晶在808激光照射下的光熱轉換曲線；

(c) 共晶的瞬態吸收光譜；

(d) 共晶在850 nm、900 nm、1000 nm處的時間吸收曲線；

(e) 相應的擬合壽命值；

(f) 推測可能的發光機理（Jablonski圖）。

圖四：成像流程及應用

(a) 光熱成像流程圖；

(b) 共晶書寫的字母TJU的近紅外成像照片。

【小結】

本文作者通過兩種小分子的混合自組裝合成了一種可近紅外光熱轉換的共晶。在電荷轉移和π-π作用下，該材料不僅有良好的紫外-可見光-紅外吸收，還具有快速非輻射衰減的性質。因此在808 nm的激光照射下，共晶的溫度能快速升高到71.3℃，而且具有較高的光熱轉換效率（η = 18.8％）。該首次報道的光熱轉換共晶具有良好的應用前景。

文獻鏈接：Cocrystals Strategy towards Materials for Near-Infrared Photothermal Conversion and Imaging (Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201712949)

本文由材料人編輯部李兵編譯，劉宇龍審核，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷！