Photosalience and Thermal Phase Transitions of Azobenzene- and Crown Ether-Based Complexes in Polymorphic Crystals

Chi-Hsien Wang, Yi-Chia Lin, Surojit Bhunia, Yuanning Feng, Pramita Kundu,

Charlotte L. Stern, Pei-Lin Chen, J. Fraser Stoddart, and Masaki Horie

J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 21378–21386

國立清華大學 化學工程學系 堀江正樹教授

國立清華大學 化學工程學系 王祺嫻博士

刺激響應型分子晶體因具備應用於感測、致動和光電子學等各個領域的潛力，已成為備受關注的新型智能材料。然而，晶體的微觀結構與其機械性能之間的關係仍需進一步的探究以更佳功能化這些晶體。在這項研究中，我們發表了一非互鎖型複合物的三種晶型（A、B和C），由二苯駢-18-冠醚-6（DB18C6）環和含偶氮苯基之銨陽離子組合而成。它們表現出不同於彼此的熱相變、光致變形和機械行為。通過變溫X光單晶繞射實驗，我們觀察到A經加熱後轉變為B以及C經加熱再冷卻後轉變為B的結構變化。另外在照射特殊波長的光時，A呈現可逆彎曲，B則為等向膨脹。而C在光照下表現出單軸負膨脹，晶體厚度亦增加了44%。經由微力量測和納米壓痕技術得知A晶體因具有較低的彈性模數而表現出較為明顯的光響應形變。這些特性皆歸因於設計的非互鎖型分子結構，使偶氮苯單元在晶體中更具靈活性。這項研究在結構-熱機械性質和結構-光機械性質之間相關性有重大的進展，有助於開發具有一定特性的多刺激響應材料。