变色机理
3.六苯基双咪唑
六苯基双咪唑分子经过 hυ1的光照射会发生键的均裂，伴随着有色三苯基咪唑自由 基的生成，该反应是可逆的，同样经 hυ2光照射后自由基再结合回复到六苯基双咪唑分 子。
六苯基双咪唑的可逆光致变色过程
三苯基咪唑自由基的活泼性质使其极易结合空气中的氧，因此大大降低了该光致变色 材料的循环次数。
稠环芳香化合物经波长为 hυ1的光照射时，由于氧的作用导致稠环内形成过氧桥， 打断了其大的共轭体系使吸收波长发生蓝移，经 hυ2的光照射又回复到原来结构，两者 的吸收光谱不同，光致变色由加氧-脱氧过程来完成。
芳香稠环化合物的光致变色反应
该变色体系的优点是热稳定性好，但其较差的溶解性导致了在器件制备应用中困难重 重。
光致变色材料
Photochromic Material
目 录/contents
1.材料简介 2.材料分类 3.变色机理 4.材料应用
第一章
材 料简 介
材料简介
光致变色原理
光致变色（Photochromism）定义为：化合物A与B互为 异构体，化合物A受到波长为hυ1的光照射时，其进行特 定的光化学反应生成化合物B，此过程中由于其结构发 生变化致使吸收光谱及折射率都发生明显改变；而经过 另一波长hυ2的光照射或经过热作用，产物B又能回复到 A的形式，即某一物质在两种状态之间的可逆变化，A与 B对光的吸收明显不同（颜色也不相同）。
偶氮苯类化合物的光致变色过程
偶氮苯化合物一直是染料工业领域的重要着色剂，主要归功于它色彩艳丽、价格低 廉、性质稳定等优异特性。含偶氮基元（N = N）材料的独特光响应性使它们在以下领 域发挥着巨大的作用：作为存储介质用于光盘数据存储、光学转换和图像存储、自组 装单层膜系统、彩色照相影像染料漂白以及全息照相等高科技领域。
4.军事与国防材料:光致变色材料除了在日常生活中有广泛的应用外，在军事与国防领域也有重要的用途，例如
将高灵敏度的光致变色指示屏用于武器上，可记录飞机、军舰的行踪， 形成可褪色的暂时痕迹
演示完毕感谢聆听
2.离子识别检测：发生开环闭环反应的有机光致变色体系的开环体可与某些金
属离子络合而更稳定，可以很精确地识别溶液中的该金属离子。另外，大部分光 致变色分子还具有酸致变色这一特性，可将其作为 PH检测试剂
材料应用
3.光信息存储：信息存储包括将信息在介
质上“写入”和“读出”这两个功能。同 样让双稳态结构分别对应一种功能，可以 实现信息的写入与读出。 •流程： •(1)写入过程. A→B, hv1 写入光 •(2)读出过程. B* →B hv3 读出光 •(3)擦除过程. B→ A hv2 擦除光 •例如：螺吡喃化合物，其写入光为300nm， 读出光为600nm.
第四章
材 料应 用
材料应用
1.光开关：有机光致变色材料可以在一定波长光的照射下，由一种稳态结构A
变为另一种稳态结构B，而在另一种波长或加热下又可以有B可逆的变化A。如果 将这两种稳态结构分别对应着“开”与“关”两种状态，从而实现光开关。 •如：二噻吩乙烯衍生物，以开环异构体为“关”的状态，闭环异构体为“开” 的状态,通过光子调控（300nm光波和白光），可以可逆实现开环和关环异构体间 转换
光致变色材料在光诱导情况下发生的异构化反应示意图
材料简介
化合物A与B都能稳 定存在
化合物A与B的循环 寿命足够长
吸收带在可见光区 范围，且响应速度
快、灵敏度等
光致变色材料真正达到实用化 和理想化必须满足的条件
材料简介
第二章
材 料 分类
材料分类
无机光致变色材料主要涉 及到过渡金属氧化物、金属 卤化物以及多金属氧酸盐等， 其变色原理是金属离子化合 价的变化，其变色过程的实 现主要包括可逆的氧化还原 反应与化合物的分解再结合。 该类材料具有热稳定性高、 持续时间长以及抗氧化性强 等优异特性，பைடு நூலகம்以被广泛用 于复合薄膜、半导体、玻璃、 晶体以及纳米材料等高科技 领域。
变色机理
4.螺吡喃类化合物
最早被研究的一类有机光致变色材料就是螺吡喃类，其结构是由一个 sp3杂化的碳 原子将两个芳杂环（其中之一含有吡喃基团）连接而成，该螺环结构无色，吡喃环经 紫外光照射后其 C-O 键发生异裂反应而开环，随后后分子经过旋转形成部花菁结构， 此时于断键处形成共轭，由于其共轭结构大量吸收可见光而显色，在另一可见光或热 作用下，开环部花菁构型即可回到螺环构型，呈无色。
第三章
变色机理
变色机理
1.水杨醛缩苯胺类化合物
水杨醛缩苯胺类化合物明显特点是具有 C=N 双键，因此又名光致变色席夫碱。该 类化合物属于电子互变异构反应类型，电子会经紫外光照射由氧转移到氮，继而由烯 醇式变成酮式，由黄色分子变为红色。
水杨醛缩苯胺类化合物的光致变色过程
优点：该材料具有很好的抗疲劳性，高达10000次的生色-褪色循环，且响 应速度可达皮秒级别。
螺吡喃类衍生物的光致变色反应
螺吡喃变色响应极快，且其 C-O 键的断裂速度达到皮秒级别，但螺吡喃化合物的抗疲劳 性不好，副反应几率大是其衰减的主要原因。电荷集中的两性离子结构是螺吡喃的变色 中间体以及开环体的主要结构，容易发生单线态氧的氧化降解，这使其成为螺吡喃在实 际应用中的极大劣势。
变色机理
5.稠环芳香化合物
缺点：产物的热稳定性不好，要借助瞬态吸收光谱方可检测到其在溶液中 的情况。
变色机理
2.偶氮苯类化合物
偶氮苯类化合物属于非常典型的顺反异构变色，因其特有的超高存储密度与非破坏 性信息读出的优异特性，一直备受关注。其光致变色效应基于分子中的-N=N-双键的顺 式-反式异构化反应。通常情况下，偶氮化合物顺式反式异构体的吸收峰不同，且反式 构型的能量较顺式的略低。
变色机理
6.二芳基乙烯类化合物
该光致变色体系的变色过程属于典型的周环化反应，经紫外光的照射，位于乙烯 桥两侧的取代基经过旋转成环产生有色闭环体结构，而闭环体在可见光照射下又能变 回无色开环体 。
二芳基乙烯衍生物的光致变色反应
依据噻吩取代环戊烯的开环体的形式两种构象分别为：平行构型和反平行（anti-parallel） 构型，因其平行结构不能对旋成环变成有色体，因此大幅度的降低了该光致变色材料 的光量子产率。
无机光 致变色
材料
有机光 致变色 材料
有机体系的光致变色过程通 常包含着多种有关光化学反应 同时进行，从而引起分子的结 构发生明显改变，如：电子转 移互变异构、键的均裂、键的 异裂、顺反异构、氧化还原反 应、周环化反应；该种类型材 料在变色眼镜、光敏装饰、防 伪材料以及数字显示等领域已 大量投入使用，其在光计算、 光信息存储、分子马达、光开 关、光学器件、全息超细显影 以及生物探针等领域也具备着 相当优越的应用潜能。