Janus型分子是指兩邊具有不同結(jié)構(gòu)的分子。將其概念引入到樹枝狀分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，會賦予樹枝狀分子特殊的性質(zhì)。在武漢大學(xué)李振教授課題組的研究中(Chemical Science, 2016, 8, 340-347)，唐潤理博士將Janus的概念引入到有機(jī)二階非線性光學(xué)樹枝狀分子的設(shè)計(jì)中，為有機(jī)二階非線性光學(xué)高分子的研究注入了全新的想法。
該課題組設(shè)計(jì)了兩種具有不同排列方向生色團(tuán)的枝狀結(jié)構(gòu)：一種是生色團(tuán)的偶極矩沿著中心向末端排列；另一種則相反，生色團(tuán)的偶極矩沿著末端向中心排列。這兩種樹枝狀結(jié)構(gòu)很像自然界中存在的“樹冠”和“樹根”。而這兩種不同的樹枝狀結(jié)構(gòu)連接在一起就組合形成了Janus型樹枝狀分子。
相比傳統(tǒng)的樹枝狀分子而言，Janus型樹枝狀分子不僅在空間上有著更接近球形的結(jié)構(gòu)，能進(jìn)一步削弱非線性生色團(tuán)片段之間強(qiáng)的偶極-偶極相互作用，而且其單分子中各個生色團(tuán)因?yàn)榛瘜W(xué)鍵的束縛促使分子整體上存在著天然取向，呈現(xiàn)出一定的非中心對稱排列，這在以往報道的樹枝狀分子中是不存在的。
此次研究中，該課題組發(fā)現(xiàn)了一種具有非常完美球形結(jié)構(gòu)的含13個硝基偶氮苯發(fā)色團(tuán)的Janus型分子，D-13N：具有不同排列方式的樹枝狀結(jié)構(gòu)分別連接在作為“樹干”的生色團(tuán)的給受體兩端，形成了整體上沿著由下而上排列的“樹狀”分子。武漢大學(xué)李振教授課題組測試了其宏觀二次非線性光學(xué)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其d33值高達(dá)299 pm/V (@1064 nm)，為目前含硝基偶氮苯生色團(tuán)的二階非線性光學(xué)材料所能達(dá)到的最高值。與李振課題組以往的設(shè)計(jì)的樹枝狀分子相比較，可以發(fā)現(xiàn)：D-13N分子是在具有幾乎最少生色團(tuán)部分的情況下取得了最高的非線性效應(yīng)，充分體現(xiàn)了該課題組所提出“合適間隔基團(tuán)”概念的指導(dǎo)價值，并展現(xiàn)出Janus型樹枝狀結(jié)構(gòu)對分子宏觀性能的貢獻(xiàn)。
該論文的作者為：Runli Tang, Shengmin Zhou, Ziyao Cheng, Gui Yu, Qian Peng, Huiyi Zeng, Guocong Guo, Qianqian Li and Zhen Li
論文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/sc/c6sc02956f#!divAbstract
下載：論文原文
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