天津大学Angew. Chem. Int. Ed.: 共晶材料首次用于近红外光热转换和成像

【引言】

有机光热转换功能材料由于在光热治疗（PTT）、光热/光声（PT/PA）成像、光热电子器件和形状记忆设备等各个领域都具有巨大的应用潜力，引起了众多研究者的关注。到目前为止，有机光热材料主要研究对象是卟啉、吲哚菁绿等分子和聚苯胺、聚吡咯等聚合物。为了制备更多的高性能光热材料，研究者从两方面进行改进：一方面是通过延长分子共轭长度或共价连接电子给体和电子受体片段，另一个是通过增强猝灭作用或增加自由基的浓度来抑制辐射跃迁过程。然而，复杂的设计和繁琐的合成限制了有机光热转换领域的发展。因此，有必要开发新型光热材料来满足日益增长的光热材料的应用需求。

【成果简介】

近日，天津大学胡文平教授和张小涛副研究员（共同通讯作者）课题组开发了一种简易的制备共晶的方法，并首次将其作为近红外光热（PT）转换和成像的材料。在近红外激光照射下，共晶体的温度在很短的时间内迅速增加，具有高效的光热转换效率（η = 18.8％），飞秒瞬态吸收光谱揭示其机理是由于活跃的非辐射途径和抑制辐射跃迁过程。研究成果以题为“Cocrystals Strategy towards Materials for Near-Infrared Photothermal Conversion and Imaging”发布在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

【图文导读】

图一：组成结构和理化表征

(a) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的分子结构，以及它们的粉末形态；

(b) DTC的TEM图像；

(c) DTC对应的选区电子衍射图像；

(d) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的XRD图谱；

(e) DTC共晶的晶体结构。

图二：共晶的性质及表征

(a) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的吸收光谱；

(b) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的红外光谱；

(c) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的固体碳谱；

(d) 共晶DTC的电子自旋共振光谱；

(e) 计算得到的能级图；

(f) DBTTF和TCNB以及共晶DTC的分子轨道图谱。

图三：共晶的发光机理

(a) 光热转换测量图示；

(b) 共晶在808激光照射下的光热转换曲线；

(c) 共晶的瞬态吸收光谱；

(d) 共晶在850 nm、900 nm、1000 nm处的时间吸收曲线；

(e) 相应的拟合寿命值；

(f) 推测可能的发光机理（Jablonski图）。

图四：成像流程及应用

(a) 光热成像流程图；

(b) 共晶书写的字母TJU的近红外成像照片。

【小结】

本文作者通过两种小分子的混合自组装合成了一种可近红外光热转换的共晶。在电荷转移和π-π作用下，该材料不仅有良好的紫外-可见光-红外吸收，还具有快速非辐射衰减的性质。因此在808 nm的激光照射下，共晶的温度能快速升高到71.3℃，而且具有较高的光热转换效率（η = 18.8％）。该首次报道的光热转换共晶具有良好的应用前景。

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

本文由材料人编辑部李兵编译，刘宇龙审核，点我加入材料人编辑部。

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