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具有光机械效应的晶态材料具有广阔的应用前景，因而受到科学家的青睐。在以往报道的文献中，能发生光机械效应的晶态材料主要包括二芳基乙烯、偶氮苯、乙烯基衍生物等。在光照条件下，这些有机分子能发生微观层面的开环/关环、顺-反异构、[2+2]环加成等反应，从而导致这些材料出现晶体形状的变化。联吡啶鎓盐及其衍生物也是一类具有光化学活性的有机分子，在光照条件下，该类分子往往发生电子转移而生成自由基。目前，该类分子已经广泛用于合成溶液条件下的分子机器。但是，由该类分子合成的固态光机械材料还没有报道过。
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北京理工大学化学与化工学院的张杰教授（点击查看介绍）课题组一直致力于联吡啶鎓盐衍生物的光电化学研究。近日，该课题组成功地将联吡啶鎓盐分子（Bpyen2+）引入到配位聚合物中，合成了第一例具有光机械效应的联吡啶基配位聚合物材料。在450 nm光的照射下，该化合物的颜色由棕色逐渐变成了绿色。随着光照时间的延长，绿色逐渐消失，继而在晶体中央出现裂缝，最终分裂成两部分。通过固体紫外光谱和电子自旋共振光谱分析可知，绿色状态为自由基态，随光照的延长而消失，同时该化合物中的CT作用也随着光照时间的增加而改变。通过对其结构分析可知，该化合物属于二维层状结构，层与层之间主要通过CT作用连接。在光照条件下，电子由羧基氧转移到吡啶鎓环生成自由基。继续光照后，更多的电子发生转移，破坏了原有的CT作用，进而发生层间的相对运动，最终发生光机械形变。这一发现对于丰富光机械材料的种类具有重要的意义。
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该成果近期发表在美国化学会杂志Inorganic Chemistry 上，文章的第一作者是北京理工大学化学与化工学院的博士生杨晓冬。张杰教授课题组主要的研究方向包括新型光电化学活性有机分子的设计合成及配位组装、研究自组装过程的协同作用和规律、探索特定功能材料的靶向合成策略及其在分子识别、吸附、分离及光催化等领域的应用。相关项目得到国家自然科学基金的资助支持。