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南京大學(xué)王偉教授、王暉副教授團(tuán)隊(duì) Nano Lett.：光解耦單聚苯胺納米實(shí)體的電致變色動(dòng)力學(xué)及原位形態(tài)演化
2025-01-16  來(lái)源：高分子科技
關(guān)鍵詞：電致變色 聚苯胺 納米薄膜

  軟電極由于與可拉伸導(dǎo)電材料的互連，在仿生電子器件，生物醫(yī)學(xué)功能材料和光電子傳感器中創(chuàng)造了巨大的潛力。智能電致變色納米復(fù)合材料如聚苯胺（PANI），是由彈性基體中納米級(jí)導(dǎo)電填料的滲透網(wǎng)絡(luò)形成的，表現(xiàn)出優(yōu)異的顏色切換行為，是軟電子的重要組成部分這些納米級(jí)的多功能電極材料有望為電子轉(zhuǎn)移或離子插入提供豐富的活性位點(diǎn)，這表現(xiàn)為局部電致變色活性的異質(zhì)性。


  近期，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院生命分析化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王偉教授、王暉副教授團(tuán)隊(duì)提出了一種光電成像策略，用于映射和解耦單個(gè)軟聚苯胺納米實(shí)體的電致變色動(dòng)力學(xué)和原位形貌演變。確定了單個(gè)聚苯胺納米顆粒和納米層的潛在電光動(dòng)力學(xué)，這有助于這些電響應(yīng)實(shí)體的電致變色活性。通過(guò)這種簡(jiǎn)單的成像策略，可以評(píng)估持久性、著色速度和可逆性到單納米粒子水平，并且還可以捕獲瞬態(tài)中間電致變色狀態(tài)（圖1）。單聚苯胺納米粒子電致變色中心的軌跡跟蹤，解碼了亞納米粒子結(jié)構(gòu)變化從透明狀態(tài)到有色狀態(tài)的有序切換，表現(xiàn)為空間和時(shí)間上的逐漸著色過(guò)程（圖2）。此外，電子轉(zhuǎn)移事件調(diào)制的納米厚度聚苯胺薄膜的形態(tài)演變信息從電致變色信號(hào)中被分離出來(lái)（圖3）。聚苯胺薄膜的電致變形歸因于具有優(yōu)越電導(dǎo)率的氧化態(tài)泡利斥力，其各向異性行為揭示了納米厚薄膜中電子聚集位點(diǎn)的非均勻分布。


圖1. 單個(gè)軟聚苯胺納米顆粒的電致變色活性


圖2. 電致變色行為在亞粒子水平的異質(zhì)性和可逆性


圖3. 電致變色過(guò)程中聚苯胺納米薄膜的形態(tài)演變


  這項(xiàng)工作提出了一種成像策略來(lái)評(píng)估電響應(yīng)納米實(shí)體的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，并為推進(jìn)下一代柔性傳感器、電子設(shè)備和電子皮膚提供了靈感。該工作以“Optically decoupling electrochromic dynamics and in situ morphological evolution of single soft polyaniline nano-entity”為題發(fā)表在《Nano Lett.》上（DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03864）。文章第一作者是南京大學(xué)博士生馬俊杰。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金(22222406、22174062)和江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃（KYCX24_0166）的支持。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c03864

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