发现推翻了晶体光化学的主要假设

刺激响应材料的物理特性会随着光和热等外部刺激而发生变化，作为下一代功能材料正在被广泛研究。光响应材料尤其引起了人们的广泛关注，因为它们的物理化学性质可以在没有任何物理接触的情况下进行远程调制。

作为光响应材料之一，光机械分子晶体由在光照射下发生光化学反应的分子组成，由于其独特的光响应行为而受到广泛研究。

与分子独立存在的溶液不同，晶体中的分子排列密集且规则，因此必须考虑晶体中独特的光反应动力学。然而，先前对光反应性分子晶体材料的研究通常假设晶体中的光反应像溶液中的那样进行，并遵循经典的光反应动力学。因此，基于晶体中的光化学反应动力学来理解物理化学性质的变化一直是该研究领域进一步发展的一个问题。

由大阪市立大学工学研究科三年级博士生 Kohei Morimoto 和大阪市立大学工学研究科 Daichi Kitagawa 博士和 Seiya Kobatake 教授领导的研究小组发现，2,5 中的光反应- 二苯乙烯基吡嗪 (DSP) 晶体从每个晶体的边缘传播到其中心。该研究成果于2022年11月3日在线发表于Angewandte Chemie International Edition 。

通常，当光线均匀地照射在晶体上时，由光反应引起的颜色变化也会均匀地进行。然而，研究小组发现，在 DSP 晶体中，颜色的变化从晶体的边缘开始，并向其中心发展，像波浪一样传播光反应。

研究小组确定，这种颜色变化从边缘到中心传播的发生有两个原因：表面效应，使晶体边缘的反应性极高，以及协同效应，也提高了相邻分子的反应性已经变色了。

“这种现象偏离了传统的光化学概念，对于我们如何理解光反应的基础科学非常重要，”北川博士说。

“在未来，我们想阐明发生这种独特光反应的必要条件，并探索如何使用它们来创造利用这种现象的 新功能材料。”