80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  智能材料已成為當今材料領域的研究熱點，其中，刺激響應型材料能夠針對不同的外界刺激產生快速響應。由于化學、生物化學以及物理刺激均能產生可檢測的變化信號，刺激響應型材料在環(huán)境保護、疾病診治、醫(yī)學影像等方面越來越受到人們的關注。純有機材料由于擁有良好的生物相容性、時空可調節(jié)性以及精確轉換性等諸多優(yōu)勢，有足夠的潛力被制備成新一代的便攜式電子設備，如可穿戴器件、柔性顯示器和人造電子皮膚等。

  其中，力致發(fā)光（mechanoluminescence, ML）是一種歷史悠久的光學現(xiàn)象：當機械刺激作用于材料上時，便產生強烈的光輻射。這種機械刺激種類眾多，如研磨、碾壓、刮擦、擠壓、超聲處理或者紅外激光脈沖處理等。盡管早在1605年第一例力致發(fā)光現(xiàn)象就在蔗糖的塊狀晶體中發(fā)現(xiàn)，但是其內在機理尚不明確。由于聚集誘導發(fā)光(AIE)性質的引入，純有機力致發(fā)光領域在2015迎來了新生，同時對其內在機理有了更深刻的認識。因為物理刺激的作用，有機力致發(fā)光現(xiàn)象通常伴隨著材料由晶態(tài)到無定形態(tài)的轉變。正因如此，目前幾乎沒有關于純有機化合物壓力大小和力致發(fā)光強度定量關系的報道，限制了其實際應用。要實現(xiàn)力與發(fā)光之間的定量關系，最基本的要求應是：在力刺激后，分子的有序排列不被完全破壞，并且在不連續(xù)的力刺激下均能表現(xiàn)出良好的力致發(fā)光行為。因此，可引入具有自組裝效應的功能基團，幫助分子在受到外力刺激后，可以形成穩(wěn)定且有序的新平衡。

  近日，李振教授團隊報道了一種具有自組裝能力的力致發(fā)光材料，成功建立了壓力大小和發(fā)光強度之間的定量關系。同時，由該材料制備的可穿戴設備在通信、信息存儲以及醫(yī)療監(jiān)護方面展現(xiàn)出潛在的應用前景，并且能對人的心跳做出快速響應。對于日常生活中普遍存在的機械刺激，該材料提供了一種全新的檢測方法。該工作發(fā)表于期刊Matter上，論文題目為Heartbeat-Sensing Mechanoluminescent Device Based on a Quantitative Relationship between Pressure and Emissive Intensity，第一作者為武漢大學博士生王璨，通訊作者為武漢大學和天津大學李振教授。

  目前，有機力致發(fā)光材料的內在機制已經(jīng)逐漸明確，許多性能優(yōu)異的力致發(fā)光分子均能在力刺激下產生較強的光輻射。力致發(fā)光材料性能越好，越渴望發(fā)展其實際應用的價值。但是，由于晶體坍塌是一種動態(tài)過程，壓力和光強的定量關系難易精準建立，很大程度地限制了力致發(fā)光材料在各種刺激響應領域的應用。

  李振教授研究團隊通過合成具有自組裝性能的力致發(fā)光分子，使有機分子在晶體破裂時能夠有效地形成新的亞穩(wěn)態(tài)平衡。由此，成功建立了壓力大小和發(fā)光強度的定量關系，制備了靈活的可穿戴設備，并在通信、信息存儲以及醫(yī)療監(jiān)護方面表現(xiàn)出潛在的應用前景。文章主要思路如下：

  1. 合成有機力致發(fā)光分子——研究團隊首先合成具有不同取代基(噻吩，苯基)或者不同連接位點的三個分子(tPE-2-Th, tPE-3-Th和tPE-Ph)。其中，三苯乙烯（triphenylethylene, tPE）被選作骨架單元，以保證分子的AIE特征，使其在固態(tài)時具有較高的光致發(fā)光量子產率(PLQY, Φ)。同時，裸露在雙鍵上的氫原子能夠有效提供晶體坍塌時所需要的晶體缺陷。在力刺激下，為實現(xiàn)自組裝特性來調節(jié)分子在晶態(tài)下的堆積形式，噻吩單元以不同的連接方式被引入到tPE上。tPE-2-Th和tPE-3-Th在日光下也能展現(xiàn)出明亮的力致發(fā)光行為，這為建立壓力大小和發(fā)光強度的定量關系奠定了基礎；

  2. 基礎器件的制備與定量關系的建立——為了進一步提高測試時信號的穩(wěn)定性，研究團隊設計了一種三明治結構的柔性器件。乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA)具有突出的緩沖和抗暴性能，被選為器件的固定骨架；tPE-2-Th的晶體作為力致發(fā)光材料填充在兩層EVA膜之間；聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate PETP）作為熱塑性聚酯，對整個裝置進行固定和封裝。兩種不同晶體粒度的器件(Type-A/-B)被用來測定壓力大小和發(fā)光強度的定量關系，且成功建立了良好的定量關系。其中，Type-A型器件具有更高的檢測極限值，而Type-B型器件對微弱的力響應更靈敏。這是有機力致發(fā)光材料第一次成功地建立了壓力大小和發(fā)光強度之間的定量關系，同時這種優(yōu)異的性能給未來的實際應用提供了可能；

  3. 力致發(fā)光材料在多領域的實際應用——利用光輻射和力刺激信號之間的定量轉換，一個通過單個閾值來區(qū)分力致發(fā)光信號的數(shù)據(jù)模型被建立。類似于二進制密碼，當信號強度低于閾值時，則可記為“0”，反之則為“1”。通過相關的程序讀寫之后，字母“A~Z”均可以根據(jù)需求定制相應的信號序列，從而實現(xiàn)了對通信的加密化。同樣地，隨著信號的增加，由力致發(fā)光材料測定的數(shù)值能夠翻譯成單詞、短語甚至句子，且能夠像磁帶一樣被傳送或者存儲。此外，一種簡單的可穿戴設備也被制備出來，用于測定外力作用對人體某些部位的損傷程度，如肘部、肩部、脊椎和膝蓋。根據(jù)不同的需求，多個不同的閾值可以被自由設定，從而實現(xiàn)對傷害人體的外力沖擊力進行實時監(jiān)測和預警。除了外界的沖擊力以外，人體自身所產生的微弱壓力也與健康狀況息息相關，如心跳、肌肉運動以及呼吸等。心臟是人體最重要的器官之一，對心臟的健康狀況進行實時監(jiān)測意義重大。該器件可以對微弱的心跳信號進行同步檢測，并且可以通過信號的互相轉換達到預警的目的。力致發(fā)光材料將難以捕捉的力刺激信號轉化為光信號，具備了方便性、警示性和可視化的特點，在通信、信息存儲以及醫(yī)療監(jiān)護方面提供了全新的可能性。同時，力致發(fā)光信號可以在不同的系統(tǒng)和設備中進行進一步的分析與存儲。在此基礎上，一個街區(qū)、一個城市甚至一個國家的用戶信號能夠形成大數(shù)據(jù)庫，以便讓我們未來的生活更美好；

  4. 晶體結構、理論模型與計算——具有優(yōu)異力致發(fā)光性能的tPE-2-Th和tPE-3-Th分子均為非中心對稱的Cc空間群，且整個晶體展現(xiàn)為魚骨狀長程有序的空間堆積，而不具有力致發(fā)光性能的tPE-Ph分子為中心對稱的P-1空間群，且整個晶體展現(xiàn)為反向平行的空間堆積。三個分子的結構基本相同，但由于噻吩與苯基的自組裝行為不同，其在晶態(tài)下被分為兩種完全不同的堆積方式。通過對晶體中C-H…π和C-H…S作用的分析，tPE-2-Th和tPE-3-Th中由于自組裝單元的存在，呈現(xiàn)出更緊密的堆積方式，這有利于高效的力致發(fā)光性能。值得關注的是，無論是常溫還是低溫環(huán)境，噻吩環(huán)在晶體結構中表現(xiàn)出一定程度的靜態(tài)無序。這個現(xiàn)象直接證明了晶體中的無序狀態(tài)不是由溫度引起的，而是由分子自身的特性引起的。因此，兩種理論計算模型被提出，以用來探討高效力致發(fā)光材料的內在機理。通過單分子(分子氣態(tài))計算模型和多分子(分子晶態(tài))計算模型可以得知，晶體中靜態(tài)無序的原因主要是該力致發(fā)光分子具有相對較低的勢能壘，并且無論噻吩環(huán)如何轉動均能與周圍的分子形成較強的分子間作用力，使分子在力刺激的作用下更容易形成新的平衡亞穩(wěn)態(tài)，以助于高效的力致發(fā)光性質。

  最后研究團隊對設計高效的力致發(fā)光材料以及進一步探索其潛在的應用價值，提出了三點建議：其一，扭曲的分子構型能夠有效地抑制π-π相互作用從而實現(xiàn)有機分子在聚集狀態(tài)下有明亮的光輻射；其二，自組裝基團的引入使分子間或分子內的相互作用更加適中并可控，且能夠有效調節(jié)聚集態(tài)中分子的堆積方式；其三，具有較低勢能壘的有機分子應該更多的被關注，這使分子在晶體中的堆積形式更靈活，從而使力致發(fā)光信號更靈敏且穩(wěn)定。

  此研究再次展現(xiàn)了分子在聚集態(tài)時有別于單個分子的獨特性能（Molecular Uniting Set Identified Characteristic，簡稱MUSIC），能夠奏響分子聚集體的MUSIC。同時也表明，可以在分子設計時，考慮如何調控分子在聚集態(tài)時的行為，從而獲得更優(yōu)的材料性能。

  論文網(wǎng)址：https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30272-3