研究人员设计了可调谐的 可自我修复的染料 用于下一代智能设备

合理设计化学品的基础是简单的元素：碳，氢，氧等。这些元素可以多种方式组合在一起，以制成具有不同特性的多种化学药品。即使是相同的化学药品，也可以通过压力或加热进行不同的处理，以显示出截然不同的特性。一个更简单的版本是考虑如何将水煮沸以煮意大利面或冷冻成冰—通过温度处理，可以将同一成分制成两种不同的状态。

现在，研究人员正在努力更好地控制化学物质对治疗的反应，以及如何在几乎没有干扰的情况下将化学物质恢复至原始状态。这种控制将使科学家能够准备环境刺激的传感系统，并不断重复进行传感。

横滨国立大学的一组研究人员使用一种可以发光的特定化合物取得了上述结果，该化合物在下一代智能设备(例如可穿戴设备和防伪画)中具有潜在的应用。他们的结果于9月12日在线发布，提前在《化学通讯》上发表。

该化合物是噻吩的衍生物，噻吩是一种具有机械变色发光特性的染料，它会随着物理变化而变色。它在紫外线的照射下开始发出紫光，但由于受到机械刺激(例如研磨)的影响，紫光略微变为蓝色。另一个外部干预可使该化合物愈合并再次变紫。

横滨国立大学工程科学研究生院化学与生命科学系的论文作者，副教授苏古鲁·伊藤说：“由于其潜在的应用，机械变色发光(MCL)染料最近引起了相当大的兴趣。” “但是，要合理设计具有所需特性的MCL染料仍然非常困难。”

两组分染料显示出自恢复的机械变色发光，该发光在紫色和橙色之间显示出高对比度的发射颜色变化。图片来源：横滨国立大学

然而，在这项研究中，研究人员发现，通过添加另一种称为DMQA的化学品，该染料在机械刺激下变为橙色。该染料也不需要更多的外部刺激即可恢复为紫色。

伊藤说：“我们结合了两种合理的设计准则来调节发光性能，从而获得了理想的，前所未有的高对比度，可自我恢复的染料。”

第一个合理的设计准则是染料的恢复行为可以归因于化合物中烷基的长度-染料中带有氢的较长碳原子链可以使染料及时重结晶和修复。第二个是通过与DMQA混合，原始状态和基态之间的颜色范围差异很大。

伊藤说：“下一步是建立合理的设计准则，以控制染料对机械刺激的反应。” “我的最终目标是通过合理地创建一种可以根据不同强度的机械刺激逐步改变其发射颜色的材料，从而开发出一种创新的压力传感系统。”

通过这样的控制，伊藤可以使用机械刺激来精确地引发特定的和预期的响应。稍微加一点压力就可以将紫罗兰色的发光转换为蓝色，再加上一点点压力就可以使发光更接近红色。具有这种能力的系统将允许通过刺激进行逐步改变和恢复，这对于下一代智能材料可能是非常有益的。