南京大学王伟教授、王晖副教授团队 Nano Lett.：光解耦单聚苯胺纳米实体的电致变色动力学及原位形态演化

2025-01-16 来源：高分子科技

软电极由于与可拉伸导电材料的互连，在仿生电子器件，生物医学功能材料和光电子传感器中创造了巨大的潜力。智能电致变色纳米复合材料如聚苯胺（PANI），是由弹性基体中纳米级导电填料的渗透网络形成的，表现出优异的颜色切换行为，是软电子的重要组成部分这些纳米级的多功能电极材料有望为电子转移或离子插入提供丰富的活性位点，这表现为局部电致变色活性的异质性。

近期，南京大学化学化工学院生命分析化学国家重点实验室王伟教授、王晖副教授团队提出了一种光电成像策略，用于映射和解耦单个软聚苯胺纳米实体的电致变色动力学和原位形貌演变。确定了单个聚苯胺纳米颗粒和纳米层的潜在电光动力学，这有助于这些电响应实体的电致变色活性。通过这种简单的成像策略，可以评估持久性、着色速度和可逆性到单纳米粒子水平，并且还可以捕获瞬态中间电致变色状态（图1）。单聚苯胺纳米粒子电致变色中心的轨迹跟踪，解码了亚纳米粒子结构变化从透明状态到有色状态的有序切换，表现为空间和时间上的逐渐着色过程（图2）。此外，电子转移事件调制的纳米厚度聚苯胺薄膜的形态演变信息从电致变色信号中被分离出来（图3）。聚苯胺薄膜的电致变形归因于具有优越电导率的氧化态泡利斥力，其各向异性行为揭示了纳米厚薄膜中电子聚集位点的非均匀分布。

图1. 单个软聚苯胺纳米颗粒的电致变色活性

图2. 电致变色行为在亚粒子水平的异质性和可逆性

图3. 电致变色过程中聚苯胺纳米薄膜的形态演变

这项工作提出了一种成像策略来评估电响应纳米实体的结构-功能关系，并为推进下一代柔性传感器、电子设备和电子皮肤提供了灵感。该工作以“Optically decoupling electrochromic dynamics and in situ morphological evolution of single soft polyaniline nano-entity”为题发表在《Nano Lett.》上（DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03864）。文章第一作者是南京大学博士生马俊杰。该研究得到国家自然科学基金(22222406、22174062)和江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX24_0166）的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c03864

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（责任编辑：xu）

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