苯并噻唑偶氮苯化合物的双模式光致变色性能及其在光信息存储中的应用

doi:10.7503/cjcu20250116

高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (9): 20250116.doi: 10.7503/cjcu20250116

苯并噻唑偶氮苯化合物的双模式光致变色性能及其在光信息存储中的应用

李达¹^,²(), 郭鹍鹏², 张芳³, 周姝宇¹

^1.山西工程科技职业大学汽车工程学院, 晋中 030600
^2.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 太原 030024
^3.山西能源学院能源化学与材料工程系, 晋中 030600

收稿日期:2025-04-17 出版日期:2025-09-10 发布日期:2025-05-23
通讯作者: 李达 E-mail:lida@sxgkd.edu.cn
基金资助:
山西工程科技职业大学校科研基金项目(KJ202416);山西省科技厅基础研究计划青年项目(202303021212290)

Dual-mode Photochromic Properties of a Benzothiazole-azobenzene Compound and Its Application in Optical Information Storage

LI Da¹^,²(), GUO Kunpeng², ZHANG Fang³, ZHOU Shuyu¹

^1.School of Automotive Engineering，Shanxi Vocational University of Engineering Science and Technology，Jinzhong 030600，China
^2.Key Laboratory of Interface Science and Engineering in Advanced Materials，Ministry of Education，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China
^3.Department of Energy Chemistry and Materials Engineering，Shanxi Institute of Energy，Jinzhong 030600，China

Received:2025-04-17 Online:2025-09-10 Published:2025-05-23
Contact: LI Da E-mail:lida@sxgkd.edu.cn
Supported by:
the Scientific Research Fund Project of Shanxi Vocational University of Engineering Science and Technology, China(KJ202416);the Youth Project of Basic Research Program of Shanxi Provincial Department of Science and Technology, China(202303021212290)

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摘要/Abstract

摘要：

通过重氮偶合反应合成了一种新型苯并噻唑偶氮苯类光致变色化合物(BTA), 并对其化学结构进行了表征. 利用吸收光谱、荧光光谱、红外光谱及理论模拟计算, 研究了BTA的光响应性能、作用机理及其应用前景. 结果表明, 基于顺反异构转变机制, BTA溶液在紫外光照射下可迅速由黄色变为无色, 并伴随青色荧光的发射, 而在白光照射与60 ℃加热协同作用下, 其颜色和荧光可恢复至初始状态, 表现出优异的可逆双模式光致变色行为. 进一步将BTA与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂, 制备的薄膜实现了可擦写光信息存储. 本研究为双模式光致变色材料的设计及其在智能光电器件中的应用提供了新的思路和实验依据.

关键词: 光致变色, 偶氮苯, 苯并噻唑, 光信息存储, 顺反异构

Abstract:

A novel benzothiazole azobenzene based photochromic compound（BTA） was synthesized through diazocoupling reaction. Its chemical structure was confirmed， and the photoresponsive properties， mechanism， and application prospects were studied by means of UV-Vis spectra， PL spectra， FTIR spectra， and theoretical calculations. The results indicated that based on the mechanism of cis-trans isomerization， BTA solution rapidly changed from yellow to colorless and emitted blue fluorescence under UV light irradiation and could be restored to its initial state by visible light irradiation under 60 ℃ heating， exhibiting reversible dual-mode photochromic phenomenon. The film prepared by doping BTA with polymethyl methacrylate（PMMA） successfully achieved erasable optical information storage. This study provides valuable insights and experimental evidence for the design of dual-mode photochromic materials and their applications in smart optoelectronic devices.

Key words: Photochromism, Azobenzene, Benzothiazole, Optical information storage, Cis?trans isomerization

中图分类号:

O626

TrendMD:

李达, 郭鹍鹏, 张芳, 周姝宇. 苯并噻唑偶氮苯化合物的双模式光致变色性能及其在光信息存储中的应用. 高等学校化学学报, 2025, 46(9): 20250116.

LI Da, GUO Kunpeng, ZHANG Fang, ZHOU Shuyu. Dual-mode Photochromic Properties of a Benzothiazole-azobenzene Compound and Its Application in Optical Information Storage. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(9): 20250116.

图/表 4

Fig.1 Absorption(A) and fluorescence(B) spectra of BTA(10⁻5 mol/L) before and after 365 nm UV light irradiationInset of （A） showing the solution under daylight； inset of （B） showing the solution under UV light.

Fig.2 Time⁃dependent PL spectra of BTA(10-5 mol/L) under UV light irradiation(A) and repeatability tests of BTA(10-5 mol/L) by alternating UV irradiation and visible light⁃heating dual stimulation(B)Inset of （A）： time-dependent peak intensity curve of BTA（10-5 mol/L） under UV light irradiation.

Fig.3 FTIR spectra of BTA before and after UV light irradiation(A), optimized structures and frontier molecular orbitals of cis⁃BTA and trans⁃BTA(B) and photochromic mechanism of BTA(C)

Fig.4 Pictures of BTA⁃PMMA film under daylight(top) and UV light(bottom) before and after 365 nm UV light irradiation(A), schematic diagram of BTA⁃PMMA film in information storage(B) and example of application performance(C)

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