JACS－中科院化学所－四硫富瓦烯(TTF)研究

    自上世纪70年代初Wudl报道了四硫富瓦烯(TTF)的合成，其后的几十年时间里TTF的化学研究主要围绕如何提高基于TTF衍生物电荷转移复合物的导电性能展开。近年来，随着超分子化学、分子电子学研究的发展和深入，TTF单元由于其特殊的电化学行为、组装特性、易衍生性等特殊物理化学性质，日益成为上述研究领域中重要的功能性结构单元。
 
    近年来，在国家自然科学基金委、科技部以及中科院的支持下，有机固体院重点实验室的研究人员利用TTF分子的强电子给体和可逆的氧化－还原特性，设计了一系列基于TTF单元的给体－受体分子，对分子内的电子转移、能量转移的过程进行了研究。在此基础上，利用对TTF单元氧化态的调控实现了分子荧光开关、分子逻辑器件，并利用这些分子实现了对单线态氧、单糖和一些离子的化学传感。他们还利用TTF的电化学活性以及组装特性，成功地得到了一种可以通过氧化调控成胶过程的新型有机小分子凝胶剂,并详细研究了其成胶过程、成胶机理以及形成电荷转移复合物和氧化对成胶的影响。合成了含有TTF单元的轮烷（Rotaxane）分子，研究表明由该分子形成的薄膜具有电学双稳态特性（Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 763-769），并与物理所高鸿钧研究员合作研究该分子在高密度信息存储方面的应用（J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2204-2205）。
 
    最近，他们成功地设计、合成了一系列含有四硫富瓦烯、醌单元的新型D-A分子,并报道了金属离子可以诱导该类D-A分子发生的分子内电子转移反应。与生命分析化学实验室、光化学实验室等研究人员合作，通过电化学、紫外光谱、ESR等方法研究表明：金属离子（Pb2+、Zn2+、Sc3+ ）与醌负离子自由基及半冠醚链协同的络合作用稳定了电荷分离状态进而驱动了分子内电子转移的发生。更为有趣的是，利用螺吡喃分子的开环状态对金属离子有较强络合作用的性质，这种分子内电荷转移可以在螺吡喃存在的情况下通过紫外/可见光照进行可逆调控。研究结果发表于《美国化学学会杂志》（J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6839-6846）。

 
金属离子诱导的分子内电子转移及螺吡喃对电子转移进行光调控