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光致变色材料的原理及其应用领域(理论知识点)
发布时间:2020-07-10     作者:wyf   分享到:

西安齐岳生物科技有限公司是西北一家专业从事经营进口科研试剂销售公司,科研试剂主要涉及生命科学、医学及药学。作为西北地区较大的生命科学试剂供应商之一,公司与国外多家知名试剂厂家长期建立合作关系,销售的产品遍及西北地区的学校、医院、研究所及药厂。

光致变色指的是某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化,从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变,且这种改变一般是可逆的。

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不同类型的光致变色材料具有不同的变色机理,尤其是无机光致变色材料的变色机理与有机材料有明显的区别。

无机变色材料的变色机理

有机变色材料的变色机理

双电荷注入/抽出模型即在紫外光照射下,价带中电子被激发到导带中,产生电子空穴对,随后光生电子被W(VI)捕获,生成W(V),同时光生空穴氧化薄膜内部或表面的还原物种,生成质子H+,注入薄膜内部,与被还原的氧化物结合生成蓝色的钨青铜HxWO3,该蓝色是由于W(V)价带中电子向W(VI)导带跃迁的结果。

有机体系的光致变色也往往伴随着许多与光化学反应有关的过程同时发生,从而导致分子结构的某种改变,其反应方式主要包括:价键异构、顺反异构、键断裂、聚合作用、氧化-还原、周环反应等。以偶氮化合物为例,其光致变色效应基于分子中偶氮基-N=N-的顺-反异构反应,通常偶氮化合物顺-反异构体有不同的吸收峰,虽两者一般差值不大,但摩尔消光系数往往相差很大,另外,偶氮化合物还有明显的光偏振效应,即光致变色效果与光的偏振态有关。生物光致变色材料如细菌视紫红质等的感光效应也属于这一类反应机制。

极化子模型):光谱吸收是由于不等价的2个钨原子之间的极化子跃迁所产生,即注入电子被局域在W(V)位置上,并对周围的晶格产生极化作用,形成小极化子。入射光子被这些极化子吸收,从一种状态变到另一种状态,可简略表示如下: WA(V)-O-WB(VI)→WA(VI)-O-WB(V) 由于上述变化不会引起材料晶体结构的破坏,因此典型无机材料的光致变色效应具有良好的可逆性和耐疲劳性能。

光致变色的应用:

(1)信息存储元件。

利用光致变色化合物受不同强度和波长光照射时可反复循环变色的特点,可以将其制成计算机的记忆存储兀件,实现信息的记忆与消除过程.其记录信息的密度大得难以想象,而且抗疲劳性能好,能快速写人和擦除信息。这是新型记忆存储材料的一个新的发展方向。

image.png 

(2)装饰和防护包装材料。

光致变色化合物可用作指甲漆、漆雕工艺品、T恤衫、墙壁纸等装饰品。为了适应不同的需要,可将光致变色化合物加入到一般油墨或涂料用的胶粘剂、稀释剂等助剂中混合制成丝网印刷油墨或涂料;还可将光致变色化合物制成包装膜、建筑物的调光玻璃窗、汽车及飞机的屏风玻璃等,防护日光照射,保证安全。image.png 

3)自显影全息记录照相

这是利用光致变色材料的光敏性制作的一种新型自显影+法照相技术。在透明胶片等支持体上涂一层很薄的光致变色物质(如螺吡喃、俘精酸醉等),其对可见光不感光,只对紫外光感光,从而形成有色影像。这种成像方法分辨率高,不会发生操作误差,而且影像可以反正录制和消除。

image.png 

4)国防上的用途

光致变色材料对强光特别敏感,因此可以用来制作强光辐剂量剂。它能测量电离辐射,探测紫外线、X射线、y射线等的剂量。如将其涂在飞船的外部,能快速精确地计量出高辐射的剂量。光致变色材料还可以制成多层滤光器,控制辐射光的强度,防止紫外线对人眼及身体的伤害。如果把高灵敏度的光致变色体系指示屏用于武器上,可记录飞机、军舰的行踪,形成可褪色的暂时痕迹。

image.png 

产品供应列表:

名称

CAS号

螺[1,3,3-三甲基吲哚-苯并二氢吡喃]

1485-92-3

3',3'-三甲基-6-羟基螺环

23001-29-8

螺[1,3,3-三甲基吲哚-B-苯并二氢吡喃]

1592-43-4

螺[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-溴苯并二氢吡喃)][光致变色化合物]

16650-14-9

螺[1,3,3-三甲基吲哚-(8'-甲氧基苯并二氢吡喃)]

13433-31-3

螺[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-硝基苯并二氢吡喃)]

1498-88-0

1`,3`-二氢-5`-甲氧基-1`,3`,3`-三甲基-6-硝基螺[2H-1-苯并吡喃并-2,2`-(2H)-吲哚]

16331-96-7

N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃

16111-07-2

(±)-1',3',3'-三甲基-6-硝基螺[苯并吡喃-2,2'-吲哚啉]-5',8-二醇

1253909-21-5

螺旋吡喃

1498-89-1

1',3'-二氢-1',3',3'-三甲基-6,8-二硝基螺[2H-1-苯并吡喃-2,2'-[2H]吲哚]

20200-64-0

甲基丙烯酸乙酯

101490-44-2

2-(3',3'-二甲基-6-硝基螺[色烯-2,2'-吲哚]-1'-基)乙基甲基丙烯酸酯

25952-50-5

1,3,3-三甲基吲哚-奈谔嗪

27333-47-7

1,3-二氢-1,3,3-三甲基螺[2H-吲哚-2,3`-[3H]菲并[9,10-B](1,4)噁嗪]

119980-36-8

5-氯-1,3-二氢-1,3,3-三甲基螺[2H-吲哚-2,3′-(3H)萘并[2,1-B](1,4)嗪]

27333-50-2

1,3-二氢-1,3,3-三甲基-6'-(1-哌啶基)螺[2H-吲哚-2,3'-[3H]萘并[2,1-B][1,4]恶嗪]

114747-45-4

太阳光变色粉 3

114747-44-3

1,3-二氢-1,3,3-三甲基-6'-(4-吗啉基)-螺[2H-吲哚-2,3'-[3H]萘并[2,1-B][1,4]恶嗪]

114747-48-7

1,3,3-三甲基螺环[吲哚-2,3'-萘[2,1-b][1,4]恶嗪]-9'-甲基丙烯酸酯

117676-30-9

1-苄基-3,3-二甲基螺环[吲哚-2,3'-萘[2,3-f][1,4]苯并恶嗪]

1010875-43-0


104088-83-7

3',3'-二甲基-1'-辛基螺环(3H-萘[2,1-b][1,4]恶嗪-3,2'-吲哚啉)-9-醇

194802-35-2

1-(2-羟乙基)-3,3-二甲基吲哚啉-6'-硝基苯并螺吡喃

16111-07-2 

[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃][光致变色化合物]

1485-92-3 

1,3,3-三甲基吲哚-6'-硝基苯并二氢吡喃并螺烷 [光致变色化合物]

1498-88-0 

[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-溴苯并二氢吡喃)][光致变色化合物]

16650-14-9 

[1,3,3-三甲基吲哚-(8'-甲氧基苯并二氢吡喃)][光致变色化合物]

13433-31-3 

1,3,3-三甲基吲哚-β-萘基二氢呋喃[光致变色化合物]

1592-43-4 

1,3,3-三甲基吲哚-奈谔嗪

27333-47-7 

2,3-二氢-2--4'-[8'-氨基萘-1'(4'H)-]呸啶( o-)

851768-63-3 

2,3-二氢-2--7'-[8'-亚氨基-7',8'-二氢萘-1'-]呸啶

851768-62-2 

1-苄基-3,3-二甲基螺环(吲哚-2,3'-{3'H}-萘[2,1-b][1,4]恶嗪)

cas102224-43-1

四苯基乙烯  

CAS:632-51-9

N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃

CAS:16111-07-2

2-(3',3'-二甲基-6-硝基螺[色烯-2,2'-吲哚]-1'-基)乙基甲基丙烯酸酯

CAS:25952-50-5

二芳基乙烯类

1,2-双(2,4-二甲基-5-苯基-3-噻吩基)-3,3,4,4,5,5-六氟-1-环戊烯

172612-67-8

2,3-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)马来酸酐

112440-47-8

2,3-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)马来酰亚胺

220191-36-6

1,2-双[2-甲基苯并[b]噻吩-3-基]-3,3,4,4,5,5-六氟-1-环戊烯 (升华提纯)

137814-07-4

顺-1,2-二氰基-1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)乙烯 1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)-顺-1,2-二氰基乙烯

112440-46-7

俘精酸酐类

(E)-3-(金刚烷-2-亚基)-4-[1-(2,5-二甲基-3-呋喃基)亚乙基]二氢-2,5-呋喃二酮

94856-25-4

偶氮苯类

4,4'-双(癸氧基)-3-甲基偶氮苯

1627844-78-3

4-[双(9,9-二甲基芴-2-基)氨基]偶氮苯

883554-70-9

4,4'-双(己氧基)-3-甲基偶氮苯

1440509-03-4

4,4'-双(十二烷氧基)-3-甲基偶氮苯

1440509-01-2

1,2,3,4,5,6-六-O-[11-[4-(4-己基苯甲氮杂)苯氧基]十一酰]-D-甘露醇

1093077-77-0

六芳基双咪唑

2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑 [光聚合引发剂]

7189-82-4

螺吡喃类

螺[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-溴苯并二氢吡喃)] [光致变色化合物]

16650-14-9

螺[1,3,3-三甲基吲哚-(8'-甲氧基苯并二氢吡喃)] [光致变色化合物]

13433-31-3

1,3,3-三甲基吲哚-6'-硝基苯并二氢吡喃并螺烷 [光致变色化合物]

1498-88-0

螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃] [光致变色化合物]
1',3',3'-三甲基螺[1(2H)-苯并吡喃-2,2'-吲哚]

1485-92-3

1',3'-二氢-8-甲氧基-1',3',3'-三甲基-6-硝基螺[2H-1-苯并吡喃-2,2'-[2H]吲哚]

1498-89-1

1,3,3-三甲基吲哚萘螺恶嗪 [光致变色化合物]

27333-47-7

1,3,3-三甲基吲哚-β-萘基二氢呋喃
螺[1,3,3-三甲基吲哚-β-苯并二氢吡喃]

1592-43-4

1-(2-羟乙基)-3,3-二甲基吲哚啉-6'-硝基苯并螺吡喃
N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃

16111-07-2

螺呸啶类

2,3-二氢-2-螺-4'-[8'-氨基萘-1'(4'H)-酮]呸啶 (含 o-型)

851768-63-3

2,3-二氢-2-螺-7'-[8'-亚氨基-7',8'-二氢萘-1'-胺]呸啶

851768-62-2

DCM染料

4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃

51325-91-8

4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃

51325-95-2

2-叔丁基-4-(二氰基亚甲基)-6-[2-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃

200052-70-6

二吡咯亚甲基染料

[[(4-乙基-3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(4-乙基-3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)

131083-16-4

[[(4-叔丁基-3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(4-叔丁基-3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)

137829-79-9

[[(4-丁基-3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(4-丁基-3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)

151486-56-5

4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸N-琥珀酰亚胺酯

146616-66-2

[[(3,4,5-三甲基-1H-吡咯-2-基)(3,4,5-三甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]腈](二氟硼烷)

157410-23-6

[2-[(甲硫基)(2H-吡咯-2-亚基)甲基]-1H-吡咯](二氟硼烷)

892505-41-8

[1-[(3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]-4-碘苯](二氟硼烷)

250734-47-5

4,4-二氟-1-甲基-3-(4-丙氧基苯乙烯基)-4-硼-3a,4a-二氮

1201643-08-4

4,4-二氟-1,3-二甲基-4-硼-3a,4a-二氮杂对称引达省
1,3-二甲基-BODIPY

154793-49-4

[[(3,5-二甲基-4-硫代-1H-吡咯-2-基)(3,5-二甲基-4-硫代-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)二钠盐

121461-69-6

4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸

165599-63-3

[[(3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷) (升华提纯)

121207-31-6

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162301-48-6

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5,12-二(苯乙炔基)丁省

18826-29-4

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10075-85-1

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53158-83-1

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110904-87-5

N,N-二丁基-5,6,12,13-四(4-叔丁基苯氧基)- 3,4,9,10-苝二酰亚胺

335654-34-7

对溴苯甲醚

104-92-7

对溴苯乙醚

588-96-5

2-氯-9,10-二(4-乙氧基苯基)蒽

135965-21-8

1,6,7,12-四氯-3,4,9,10-四甲酸二酐

156028-26-1

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