Blue–Green–Yellow Thermochromic Fluorescence and Bubble-Propelled Crystal Motion Driven by Molecular Gear Rotations, Angewandte Chemie International Edition, 65, e21866(2026)
分子齒輪旋轉驅動的藍–綠–黃熱致變色螢光與氣泡推進晶體運動
Hsu-Chi Chang, Yu-Chun Chuang, Yi-Hung Liu, Bo-Hao Chen, and Jye-Shane Yang*
2026/05/21
有機分子晶體在結晶過程中，常藉由包覆環境中的溶劑分子以填補孔洞並降低表面能，形成穩定的溶劑化晶體 (solvate crystal)，若溶劑分子被困於在不相連的孔洞中，則屬於無孔道 (nonporous) 晶體。本研究在無孔溶劑化晶體中，觀察到罕見的溶劑離去引發的兩階段的藍–綠–黃熱致螢光變色，且晶體在過程中維持良好的晶性。其中，有趣的是溶劑分子如何在缺乏相連通道下離去，以及為何呈現兩階段的變化，透過變溫粉末X光繞射分析其結構變化。結果顯示第一階段的溶劑釋放是藉由超分子齒輪的微幅旋轉，瞬時性的開啟溶劑通道，待溶劑釋放後再透過反方向旋轉關閉通道，使晶體轉換至主體結構與起始物相似的中間體。隨後，溶劑離去留下孔洞導致表面能上升，進而觸發第二階段的晶型轉換(polymorphic transition) 以達到熱力學穩定相，此過程涉及~90o的協同齒輪旋轉，使晶體在保有晶性的同時產生巨大的晶體結構轉換。而光色變化的根源在於發光團環境的改變：第一階段受溶劑分子是否阻礙發光團激發態的結構鬆弛 (藍光或綠光) ，第二階段則源於發光團相互靠近 (黃光)。本研究揭示了客體分子離去時仍能維持主體結構穩定的罕見機制，這正是本系統能呈現獨特兩階段結構與光色變化的關鍵。
研究動態
