Bifurcated Polymorphic Transition and Thermochromic Fluorescence of a Molecular Crystal Involving Three-dimensional Supramolecular Gear Rotation
三維網絡之分子齒輪旋轉促成前所未見的螢光分子晶體之分叉型晶型轉換
Yun-Hsuan Yang, Yu-Shan Chen, Wei-Tsung Chuang, and Jye-Shane Yang*
2024/04/23
如同合金與陶瓷等固態無機物，有機分子晶體在外在刺激下也可能進行晶型轉換(polymorphic transition)，亦即從一種晶體結構轉化成另一種晶體結構。然而，分子如何在晶格的束縛下和分子間作用力的限制下運動而大幅度改變分子構形和排列方式，仍存在許多疑問。例如：晶體中分子的運動是一個接著一個進行，還是一群分子同步進行？分子運動是局部，還是整體？晶型轉化可逆性因素？晶型轉化過程是否仍能維持晶性？晶體結構如何影響分子運動行為？在本研究中，我們觀察到了一個前所未見的分叉型晶型轉化行為。亦即，在230 oC到235 oC的溫度區間下，一顆發綠色螢光的單晶(單斜晶系)會轉變成一顆同時含有綠色和黃色螢光區塊的晶體。綠色螢光區塊的晶體結構與起始晶體結構相似但不相同，而黃色螢光區塊的晶體(三斜晶系)結構則截然不同，變化幅度極大，卻能維持晶性。此晶型轉變機制肇因於起始晶體的超分子齒輪三維網絡，在熱能驅動下進行同步齒輪轉動而得。我們也發現微小的晶體結構變化足以誘發或抑制齒輪轉動的發生。本研究為固態分子機械的結構設計和運作提供了一個新的契機。
研究動態
