吉林大学张晓安教授团队《AM》：基于动态配位作用的双稳态电致变色聚合物

颗粒在线讯：现代的主流显示技术与材料带给了人们丰富的视觉体验和生活便利，但是其高能耗并不利于环境和社会的可持续发展。双稳态电致变色显示材料因其能够在无耗能条件下保持有色态和无色态（两种）相对稳定的状态，是降低显示器能耗的一种有前途的解决方案。相比各类电致变色材料，金属-有机杂化材料因兼具有机材料结构易修饰、颜色可调性好的优点以及无机电致变色材料优异的稳定性，具有很好的应用潜力。然而，受电致变色机制和材料设计策略的限制，开发出具有优异双稳态特性的金属-有机杂化电致变色材料一直是个挑战，尤其是初始透过率有较高要求的双稳态显示器件。

图1 基于动态配位作用的电致变色聚合物及其变色机理。

为解决上述问题，吉林大学化学学院张晓安教授团队在前期工作中首次提出了利用电刺激调控金属离子与染料分子之间的动态配位作用来诱导染料分子结构和颜色的可逆变化的策略。实现了颜色变化种类丰富、对比度高、着色效率好的液态电致变色体系（Chem, 2021, 7, 1146-1148）。近期，研究团队基于该策略，利用联吡啶基团与金属离子之间的配位作用，合成了含金属离子的功能聚合物，结合将染料分子聚合化，有效的抑制了活性组分扩散对双稳态维持的不利影响，设计并制备出一类新型的双稳态电致变色聚合物体系（Fig. 1）。通过光电子能谱、红外光谱、电化学工作站、紫外-可见吸收光谱等仪器和方法，证明了含吡啶的配体聚合物对金属离子的配位作用以及金属离子聚合物对染料分子功能聚合物结构变化的可逆诱导作用。结合功能材料组分和体系微环境的优化，所制备的电致变色器件展现出初始透过率高、双稳态性能优异的电致变色性质，并探究了其在双稳态透明显示应用的可能性（Fig. 2）。该工作将丰富双稳态电致变色体系的设计方法，同时推动各类开关分子和器件在节能显示中的应用。

Fig 2 双稳态电致变色器件及在柔性透明显示中的应用

该工作以“Dynamic metal-ligand interaction ofsynergistic polymers for bistable see-through electrochromic devices”为题发表在《Advanced Materials》上（Doi:10.1002/adma.202104413）。文章第一作者是吉林大学“鼎新学者”博士后王宇洋博士，通讯作者是吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室的张晓安教授和张宇模副教授。该研究得到国家自然科学基金委、中国博士后面上基金、博士后特别资助和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。

通讯作者简介

张晓安教授1982年毕业于吉林大学化学系，1987年获得英国巴斯大学理学博士学位，随后在美国西北大学从事博士后研究，曾历任美国Aldrich等公司高级研究员，惠普中央研究院项目首席研究员，2008年秋全职引进回国，2010年秋调入吉林大学超分子国家重点实验室。曾在 Nature Materials，Nature Communications 等国际顶级专业杂志发表SCI研究论文一百多篇，并获百余项国内外发明专利（美国等）的授权。其主要研究方向：刺激响应功能材料；功能仿生材料及技术；动态的超分子化学及微观反应动力学机制；分子和纳米光电材料及器件。

张宇模副教授 2015年获得吉林大学有机化学博士学位，2015年至2017年任吉林大学化学学院讲师，2017年至今任吉林大学化学学院副教授。吉林省青年人才托举工程项目被托举人。在 Nat. Mater., Chem, Adv.Mater., Angew. Chem. 等SCI杂志发表学术论文20余篇。其主要研究方向：新型仿生智能光电显示材料。