HABI
2009年,研究人员开发出了一种新材料,当其暴露在紫外线 (UV)下时,能够几乎在瞬间从透明变为深蓝色,而一旦避开紫外线,这种材料的颜色又能够迅速复原为透明。这是一类被称为光致变色材料的新成果,一种源自名为hexaarylbiimidazole(HABI)的六芳基双咪唑类化合物的材料,它能够在光学数据储存以及超酷太阳眼镜加工上发挥重要作用。
1996年,日本青山学院大学的化学工程师Jiro Abe和同事便开始研究光致变色材料——特别是一种源自名为hexaarylbiimidazole(HABI)的化合物的材料——的光敏特性。在最初的原始阶段,HABI是无色的,但是当紫外线打破分子间的一个化学键后,HABI便会显现出深蓝色。然而一个重要的问题是,这种色彩转化的时间需要几十秒钟甚至更长。
当Abe的研究小组通过模拟和实验室试验开始分析HABI的化学结构时,他们发现,在向这种化合物中加入萘后,这种颜色的转化能够在瞬间被加速至180毫秒。用一种名为环芳的化合物取代萘,能够更进一步加快从透明向蓝色的转化——减至大约30毫秒。Abe和同事在一期出版的《美国化学会学报》上报告说,当紫外线光源被遮蔽后,环芳版本的HABI能够以同样快的速度恢复到最初的无色状态。并且这种化合物是非常稳定的——这种反应能够被重复数千次。
六芳基双咪唑类化合物(HABI)具有特殊的化学结构,在紫外光的作用下可以光解成三芳基自由基。人们曾利用HABI的这种性质制造防晒膜、彩色照相材料和光引发剂。HABI的最大吸收峰位255—275nm,对长波紫外光和可见光不敏感或感光度很低。
如果加入树脂玻璃或其他透镜原料,改良版本的HABI能够使太阳眼镜在阳光下瞬间变暗,并且在佩戴者进入室内后以同样快的速度变得透明。HABI的特性同时使其成为新一代光学数据储存设备的最佳选择——它的颜色开/关能力将能够取代现在电子数据储存设备的磁性开/关转换。
为了延长HABI的感光范围,扩大其应用领域,20世纪70年代以后,杜邦公司开发了许多双咪唑类光引发体系,并研究了它们之间的光化学反应及其控制方法,使之发展成为一类独具特色的光敏引发体系。这些HABI光聚合体系的余色小,保存稳定性好,在全息记录中应用十分广泛。
美国滕比市亚利桑那州立大学的化学家Devens Gust表示,由Abe和同事完成的这种新版本的HABI展现了“非凡的稳定性和迅速的转化能力”。Gust指出,这些特性正是其他光致变色材料所不具备的,因此这种化合物的研制成功向着将其应用于数据的处理与储存“迈出了重要的一步”。
[1] 科学网 http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/4/218695.html
[2] 论文发表论坛 http://cnc.fabiao.net/thread-1420264-1-10.html
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