[发明专利]一种噁唑类分子光开关荧光调制材料

说明书

技术领域

本发明属于有机化学和光功能材料领域，涉及光致变色和光致发光材料，具体是一种同时具备光致变色和光致发光性能，且发光性能可由变色过程调控的光开关荧光调制材料。

技术背景

有机光致变色功能化合物在光存储材料、感光/隐蔽/防伪/装饰材料、光电转化器件、生物活性分子的光调控、光致变色染/涂料、农用地膜、变色太阳镜等方面存在广泛的应用前景，其特有的光化学稳定性和抗疲劳性可作为光致变色产品的基础材料。新的光致变色化合物的探索以及已有的材料的改性与应用技术一直受到人们的普遍重视，并正在迅速发展。而利用光致变色分子在光照变色前后分子结构的变化存储信息是光致变色材料最为诱人的重要应用领域。

为了实现光致变色材料的光存储应用，该类材料需要满足光化学稳定、抗疲劳、变色对应结构多样性、较好的溶解性。与螺吡喃类光致变色化合物相比，螺噁嗪类光致变色化合物因具有碳氮双键而具有更好的光化学稳定性和抗疲劳性。但螺噁嗪类化合物的光致变色稳定性仍有提升的空间。广大科技工作者正在努力寻找光化学稳定性更佳的光致变色化合物。简单判断化合物的光稳定性可通过测试其吸收光谱实现，对光致变色化合物而言，光致变色前后紫外可见区最大吸收波长的差距越大则表明该光致变色化合物光化学稳定性更佳。

当前，物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。其发展已受到欧美发达国家的普遍关注，对我国科技水平的提升、经济甚至国家安全的保障、新的经济增长点的培育、经济结构的调整和升级等都具有非常重要的现实意义(温家宝总理，2010年国务院政府工作报告，2010年。)。微型的智能化传感器和高速的网络通信是物联网快速发展的有力支撑，但是半导体信息工业正面临着微型化的瓶颈，现有的高速光通信网络由于采用光/电杂化通信模式，也面临着电信号的制约而产生瓶颈的难题。而光开关荧光调制技术只对光信号进行处理和传输的特性，可以实现高速的全光网络，分子基材料“积小为大”的策略便于著名物理学家Feynman“底部仍有大量空间”预言的实现，为信息设备的微型化打开广阔的空间(Ba1zani，V.；Credi，A.；Venturi，M.[意]，田禾，王利民译，分子器件与分子机器，化学工业出版社，2005年。)。事实上，众多国内外研究者已经基于分子基光开关荧光调制技术在光计算处理器、三极管式光转换器、信号分离器、译码-解码器等方面取得了振奋人心的成就，标志着向产业化的目标迈进了一大步。可见，分子基光开关荧光调制技术在光计算、光存储、光传感、光通信和全光网络等领域正日益显示出其诱人的应用前景，已经成为近年来的研究热点，但是提高信噪比和稳定性仍是两大技术难题。因此，积极开发新的分子基光开关荧光调制材料，着力克服制约该技术实用化的两大技术难题，具有重大的研究价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的噁唑类分子光开关荧光调制材料5-(哌啶-1-y1)-2-(1，3，3-三甲基吲哚啉-2-y1)萘并[1，2-d]噁唑。通过溶剂热反应，方便地制备获得了具备光致变色和光开关荧光调制性能的噁唑类分子光开关荧光调制材料5-(哌啶-1-y1)-2-(1，3，3-三甲基吲哚啉-2-y1)萘并[1，2-d]噁唑。该材料分散在溶液或聚合物基质中都能很好地呈现出光致变色和光开关荧光调制性能。

本发明的技术方案，是提供一种噁唑类分子光开关荧光调制材料5-(哌啶-1-y1)-2-(1，3，3-三甲基吲哚啉-2-y1)萘并[1，2-d]噁唑，其特征在于：该荧光调制材料的分子式为C₂₇H₂₉N₃O，是一种吲哚环和萘并噁唑环的结合体，而且在后者的萘环上还有哌啶取代基；该荧光调制材料为单斜晶系，C2/c(No.15)空间群，晶胞参数a＝32.684(5)，b＝7.3827(8)，β＝119.897(1)°，Z＝8，D_c＝1.2g/cm³，晶体颜色为很淡的黄色；其分子结构如式(I)：

所述噁唑类分子光开关荧光调制材料应用于光致变色材料，该材料受到365nm波长的紫外灯照射前后，呈现出明显的颜色变化，该变化也可以从紫外可见吸收光谱中，通过吸收强度数据进行明确且定量地比较。

所述噁唑类分子光开关荧光调制材料应用于光致发光材料，该材料受到335nm波长的紫外光激发时，在420nm和510nm处分别出现两个强的荧光发射峰(后者较弱些)；而在受到390nm波长的紫外光激发时，仅在510nm处出现一个强的荧光发射峰。