解密百年历史之谜——碘与淀粉的反应

材料牛注：为何碘液遇到淀粉会变为深蓝色？加州大学圣巴巴拉分校的研究人员在研究新的光伏材料时，意外发现结晶无限大碘聚合物，这是吲嗪二萘嵌苯碘合物的一部分，是含有碘的有机半导体，从而阐明了这一化学上的百年历史之谜。

到目前为止，人们一直积极探索碘液遇到淀粉变为深蓝色这一变化过程中蓝光产生强烈偏差的准确结构化学机制。UCSB实验室的研究人员——材料教授Fred Wudl和Ram Seshadri首次报道称发现结晶无限大碘聚合物，这是吲嗪二萘嵌苯碘合物的一部分，是含有碘的有机半导体，从而阐明了这个问题。他们的论文——Infinite Polyiodide Chains in the Pyrroloperylene-Iodine Complex——最近发表在Angewandte Chemie期刊上。

Seshadri解释说，“每个大学生在最初学习化学时都会学到用硫代硫酸盐溶液来滴定碘，这是这门课程的一部分。我们添加淀粉来检测是否含有碘。 当你把碘液加入马铃薯淀粉溶液中时，它就会变成深蓝色。”

这种淀粉——碘之间的复杂变化几乎在200年前就已经被发现，并在教室中用作化学和生物化学的基础教学工具，如表明直链淀粉的作用——在人的唾液中酶会分解淀粉，或化学伪钞检测笔背后的化学反应。

UCSB的研究人员两个世纪以来科学成果发展迅速，他们使用一种拉曼光谱技术，该技术通过观察分子或特定指纹的光散射图案，来研究在半导体吲嗪二萘嵌苯碘合物中的碘链。他们最初研究这种大有前景的有机半导体材料是把它作为一类新的太阳能发电材料，这是美国能源部资助的一个项目的。

Wudl说，“我们可以确定的是，当碘化物以碘的形式存在并分散于吲嗪二萘嵌苯分子间时，就会形成聚合物链。 只有一种元素可以形成自己的聚合物链，那就是硫”。至少我们可以说，单元素聚合物链是罕见的。

Wudl继续说，“硫磺聚合物链的问题是它们没有结晶。如果没有分子准确地重复排列，你就不能确定所有原子的位置”。UCSB的材料研究人员可以清晰地观察到多碘化物链的晶体结构中碘准确地重复排列。“这个发现对化学和材料科学的未来意味着什么，只有时间才能告诉我们。如果你在20世纪50年代告诉别人某天会出现有机电子材料，他们会嘲笑你异想天开。新物质成分的发现通常伴随着新的概念，而正是这些概念驱动技术的发展。”

现在，他们已经认同了发现主要源于学术兴趣这一观点。 Seshadri说，“如果你知道原子的位置，以后就可以运用这些知识发展新的东西，比如为新电子产品发现功能材料。现在，我们可以自信地说，这一发现源于化学课本。”

原文链接：A rare iodine polymer discovery is key to starch-iodine mystery

文献链接：Infinite Polyiodide Chains in the Pyrroloperylene-Iodine Complex

本文由编辑部杨洪期提供素材，王冰编译，点我加入材料人编辑部