9月10日消息,日本东北大学研究团队在《美国化学会志》(JACS)发表"分子天线"策略,使偶氮苯类光控分子开关对可见光的响应灵敏度大幅提升,且不牺牲其热稳定性,为光响应分子在药物递送和先进材料中的应用扫除关键障碍。
从靶向癌症治疗到自修复材料和微型机器人,许多新兴技术依赖可用光控制的分子。但多数传统偶氮苯光开关对可见光不敏感,而已有的增敏尝试往往以牺牲热稳定性为代价——这对需要可重复开关的实际应用是致命缺陷。通讯作者、东北大学理学研究科助理教授丰田良舜(Ryojun Toyoda)表示:"最大的挑战之一是开发在不损害热稳定性的情况下对可见光高效响应的光开关。我们的分子天线策略克服了这一权衡。"
团队与德国杜塞尔多夫海涅大学Shirin Faraji教授课题组合作,在偶氮苯分子上接入二吡咯配合物作为高效"分子天线":天线先吸收可见光,再将捕获的能量直接传递给偶氮苯单元,触发其构型异构化。可见光比紫外光对生物组织和材料内部穿透性更好、损伤更小,光开关要在组织深处或材料内部工作,可见光响应是硬性要求。
研究显示,天线化偶氮苯(AzoB与AzoZnN两个体系)在可见光照射下实现了高效的异构化控制,同时保留了实际应用所需的开关行为与热稳定性。该策略的意义在于"能量传递"与"开关单元"解耦——天线负责集光、偶氮苯负责状态存储,两者可分别优化,为设计可见光驱动的智能分子器件提供了模块化框架。
(来源:Tohoku University)