光致变色化合物中物理性质检测方案(紫外分光光度)

n No.A625News岛津SHIMADZU第一版发行行：2020年6月400-650-0439 ApplicationNews 光谱分析 光致变色化合物光学物理性质的变化 ~光反应评价装置 LightwayM 的应用~ No.A625 光致变色现象是指通过光线的照射，光学物理性质发生可逆性变化的现象。在这里，所发生的物质光学物理性质变化主要起因于分子结构的异构化，而二聚体的解离也会也会引起光学物理性质变化。 从热稳定性的观点出发，光致变色化合物可以分为P型和T型。P型因光线照射而生成的化合物具有热稳定性，而可逆变化需要再次进行光线照射。与之相比，T型因光线照射而生成的化合物会因受热而发生可逆变化。光致变色化合物主要应用于调光材料和光学记忆材料、光线传感器等用途，在我们身边常见的有调光太阳镜。 本公司开发的光反应评价装置 Lightway"可以在对样品照射光线的同时检测吸收光谱，很容易观测光致变色现象的变化过程。本文中介绍对市售的光致变色化合物进行光线照射时，观测其光学物理性质变化的情况。 K. Sobue， K. Kawahara P型光致变色化合物 Lightway 由两个正交的光学系统(照射光光学系统和吸收光谱检测光学系统)组成。照射光光学系统采用 LED 光源，可确保长时间的稳定检测。吸收光谱检测光学系统采用氙气闪光灯光源，使用光电二二管阵列(PDA)进行检测，可以按照最短0.1秒的间隔检测250~800 nm 的波长范围。另外，在样品池支架下方设置了搅拌器，可以搅拌正在进行光反应检测的样品。 现在已知二芳基乙烯和缩醛乙二胺是P型光致变色化合物中具有代表性的物质，据报道，二芳基乙烯化合物的开环体在紫外线照射时会形成闭环结构。 本次检测了二芳基乙烯类化合物 1，2-Bis(2，4-dimethyl-5-phenyl-3-thienyl)-3，3，4，4，5，5-hexafluoro-1-cyclopentene 的乙醇溶液(浓度：1×10mol/L)。检测时使用的光反应评价装置 Lightway的外观如图1所示，检测条件如表1所示。 图1光反应评价装置置 LightwayM外观 (与 CELL SYSTEM 公司生产的LED 光源 Iris-S 组合而成的系统外观) 表1测定条件 使用装置 ：Lightway 应用 ：光反应检测 照射波长 ： 365 nm/550nm 检测间隔/检测时间：1sec./20 min. 照射光子数 ： 1.00E16光子/秒(365 nm) 1.00E16光子/秒(550nm) 图2所示为检测前后发生变化的样品颜色，图3所示为照射365nm 时的光谱变化，图4所示为完成 365 nm 照射后，进行550 nm 时的光谱变化。 a b c 图2样品颜色的变化 (a：照射前、b：365 nm 照射20分钟后、c：365 nm 照射20分钟→550nm照射20分钟后) 图3照射365 nm时的光谱变化 图4照射365nm后，照射550 nm 时的光谱变化 在图3中可以观观到，用365 nm 光线照射时，随着时间的推移，在375 nm 附近和580 nm 附近出现吸收峰。如图2所示，由于上述吸收峰的出现，样品颜色从无色变成了蓝色。另外，在图4中可以观察到，在完成365 nm 的照射后进行550 nm照射时，使用365 nm 照射后出现的吸收峰减少。可以观察到P型光致变色化合物因光线照射而出现光学物理性质发生可逆变化。 T型光致变色化合物 在T型光致变色化合物中，已知偶氮苯和螺吡喃是由分子结构的异构化引起光致变色的物质。据报道，螺吡喃类化合物受到紫外线区域的光线照射后，闭环体会发生光开环反应。在这里，按照表2的条件，对螺吡喃类化合物1，3，3-三甲基吲哚-6'-硝基苯并二氢吡喃的乙醇溶液(浓度：5×104mol/L)进行了检测。 图5所示为在进行检测前后发生变化的样品颜色，图6所示为进行365 nm 照射时的光谱变化。另外，结束365 nm照射后，关闭光源，在室温环境下放置时的光谱变化如图7所示。 应用 ：光反应检测/光谱检测 照射波长 ：365nm (光反应检测) 检测间隔/检测时间：1 sec./3 min. (光反应检测) 30 sec./2 hr.(光谱检测) 照射光子数 ：1.00E16光子/秒(365nm、光反应检测) a b 图5样品颜色的变化 (a：照射前、b：365 nm 照射后、c：365nm照射3分钟后放置2小时) 图6照射365 nm 时的光谱变化 图7照射365 nm 后，在室温环境下放置时的光谱变化 Lightway 及 PQY 是岛津制作所株式会社在日本和其他国家的商标。此外，本文中出现的公司名称和产品名称是各公司的商标及注册商标。本文中可能对“TM”和“Q”进行了省略。 在图6中可以观察到，用365 nm 照射时，随着时间的推移，545 nm 附近的吸收峰增加。如图5所示，由于该吸收峰增大，样品颜色变化成深红色。另外，在图7中可以观察到，关闭光源后在室温下放置时，545 nm 附近的吸收峰减少，经过两个小时左右复原。可以观察到T型光致变色化合物因光线照射而出现光学物理性质和受热可逆性变化。 众所周知，六芳基联咪唑(2，2-双(2-氯苯基)-4，4'，5，5'-四苯基-1，2'-联咪唑： HABI)出现的T型光致变色现象不是由于分子结构的异构化导致的。HABI在光照射下出现二聚体解离，并生成三苯基咪唑自由基(TPIR)。之后，自由基发生热重组，从TPIR恢复为 HABI。这种热学变化比异构化速度更快。按照表3所示的条件检测了 HABI的乙醇溶液(浓度：1×10mol/L)。检测结果如表8所示。 应用 ：光谱检测 照射波长 ：365 nm 检测间隔/检测时间：0.2 sec./1 min. 照射光子数 ：1.00E16光子/秒 照射时间 ：30 sec. 图8 [PQY-Meas]的画面 (a： 555 nm 的时程图、b：光谱叠加) 对 HABI 照射 365 nm后，随着时间的推移，550 nm 附近的吸收峰会增加，但使用Lightway 控制软件PQY-Meas 进行光谱检测时，在按照表3所示的时间照射光线后，可以自动关闭 LED照射光源前面的装置快门，在遮光条件下进行检测。图8(a)所示为遮光后1分钟的时程图。从中可知，在遮光后30秒左右恢复原状。 总结 使用光反应评价装置 Lightway 可以观测P型和T型光致变色化合物在光线照射后出现的光学物理性质变化。P型会因为光线照射而发生可逆性变化，T型在因光线照射发生光学物理性质变化后，通过受热恢复原状。在T型光致变色化合物中，复原所需的时间取决于因光线照射而发生变化的结构。 *1光反应评价装置 Lightway 是在国立大学法人东京 岛津应用云 工业大学理学院化学系石谷治教授和玉置悠祐助 理孝授的监制下，由本公司开发的装置。 ( 免责声明： ) 岛津企业管理(中国)有限公司岛津(香港)有限公司 http：//www.shimadzu.com.cn 用户服务热线电话： 800-810-0439 光致变色现象是指通过光线的照射，光学物理性质发生可逆性变化的现象。在这里，所发生的物质光学物理性质变化主要起因于分子结构的异构化，而二聚体的解离也会也会引起光学物理性质变化。从热稳定性的观点出发，光致变色化合物可以分为P型和T型。P型因光线照射而生成的化合物具有热稳定性，而可逆变化需要再次进行光线照射。与之相比，T型因光线照射而生成的化合物会因受热而发生可逆变化。光致变色化合物主要应用于调光材料和光学记忆材料、光线传感器等用途，在我们身边常见的有调光太阳镜。本公司开发的光反应评价装置Lightway*1可以在对样品照射光线的同时检测吸收光谱，很容易观测光致变色现象的变化过程。本文中介绍对市售的光致变色化合物进行光线照射时，观测其光学物理性质变化的情况。