Liquidi ionici con foto reversibile

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13766 (2023) Citare questo articolo

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I liquidi ionici sensibili allo stimolo hanno guadagnato un'attenzione significativa per le loro applicazioni in varie aree. Qui sono stati progettati e sintetizzati tre tipi di liquidi ionici di azobenzimidazolo con regolazione reversibile della conduttività fotoindotta. È stato studiato il cambiamento della conduttività elettrica sotto irradiazione con luce UV/visibile in soluzione acquosa e sono stati discussi gli effetti della struttura chimica e della concentrazione di liquidi ionici contenenti azobenzene sulla regolazione della conduttività della fotorisposta. I risultati hanno mostrato che l’esposizione della soluzione acquosa liquida ionica alla luce ultravioletta ne aumentava significativamente la conduttività. I liquidi ionici con catene alchiliche più lunghe hanno mostrato un aumento ancora maggiore della conduttività, fino al 75,5%. Quindi, sotto l'irradiazione della luce visibile, la conduttività elettrica della soluzione è tornata al valore iniziale. Ulteriori esplorazioni del meccanismo di regolazione reversibile della conduttività fotoindotta della soluzione acquosa di liquidi ionici di azobenzene hanno indicato che ciò può essere attribuito alla formazione/dissociazione di aggregati di liquidi ionici in soluzione acquosa indotta dall'isomerizzazione di azobenzene sotto irradiazione di luce UV/visibile e ha dato come risultato la regolazione reversibile della conducibilità. Questo lavoro fornisce un modo per la progettazione molecolare e la regolazione delle prestazioni del liquido ionico fotoreattivo e si prevede che venga applicato in dispositivi con proprietà di commutazione fotoconduttiva e micro fotocontrollo.

I liquidi ionici sensibili allo stimolo sono questi liquidi ionici le cui proprietà fisiche e chimiche cambiano corrispondentemente in condizioni di stimolazione esterna, come CO21,2,3,4,5,6, temperatura7,8,9,10, pH11,12,13,14 , redox15,16, magnetismo17,18, luce19,20,21,22,23,24, ecc. Grazie alle loro esclusive capacità di risposta allo stimolo, questi liquidi ionici possono soddisfare le esigenze di determinati processi specifici e sono promettenti per applicazioni in ambienti controllati somministrazione di farmaci, sensori, conversione fotovoltaica e catalisi25,26,27,28,29. Essendo un importante metodo di stimolazione, la luce presenta i vantaggi di segnali stabili, siti di stimolazione precisi, commutazione rapida e capacità di essere controllata a distanza, oltre al fatto che non vengono introdotte altre sostanze nel processo di stimolazione offre vantaggi ineguagliabili nelle applicazioni pratiche . Essendo uno dei comuni gruppi funzionali fotoreattivi, l'azobenzene e i suoi derivati ​​sono uno dei gruppi funzionali più utilizzati nella ricerca sui liquidi ionici fotoreattivi a causa della loro elevata sensibilità ambientale e reversibilità, della semplice procedura di sintesi, della buona fotostabilità e riutilizzabilità30,31,32,33 ,34,35. L'aggiunta di gruppi azobenzenici ai liquidi ionici crea liquidi ionici sensibili alla luce con potenziali applicazioni in vari campi.

La regolazione della conduttività della soluzione è un parametro fisico-chimico importante nelle soluzioni elettrolitiche. Ha applicazioni significative nella modulazione optoelettronica e nei dispositivi elettronici autorigeneranti36. Zhang et al.20 hanno sintetizzato una serie di liquidi ionici imidazolici contenenti il ​​gruppo azobenzene. È stato studiato l'effetto dell'illuminazione UV sulla conduttività di questi liquidi ionici in solventi organici. La conduttività del liquido ionico è stata influenzata minimamente dalla luce UV in acetone, cloroformio, etere e cicloesano. Tuttavia, è stato ridotto a vari livelli nel diclorometano, nell'acetato di etile e nel tetraidrofurano. Può essere ridotto a 0,9 volte prima della luce, inoltre utilizzando l'irradiazione della luce visibile, la conduttività del sistema può tornare al valore iniziale. Poiché questi liquidi ionici di azobenzene sono idrofobici, è stata studiata solo la loro regolazione della conduttività in solventi organici e la loro efficienza di regolazione in tali sistemi era relativamente bassa. Una nuova classe di sali di azobenzene inorganici è stata preparata anche da Wang et al.37 e i composti di azobenzene risultanti hanno mostrato un comportamento di conduttività significativo e reversibile di risposta alla luce, che può essere correlato ai cambiamenti nella polarità e ai processi di ionizzazione causati dalla fotoisomerizzazione, dimostrando la conversione dell'energia dalla luce all'elettricità con cambiamenti strutturali a livello molecolare dell'azobenzene inorganico come dispositivi molecolari.