CN109265472B - 一种调控染料光致变色速率的方法及其在信息加密领域的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调控染料光致变色速率的方法及其在信息加密领域的应用，以结晶紫内酯I为原料，通过酯的氨(胺)解、醛、酮的还原氨(胺)化和与不同抗衡离子的锌盐ZnX2的配位作用获得锌配合物I‑ZnX2。这类锌配合物可以在325‑450nm紫外光的照射下发生异构化，颜色发生由黄向蓝的转变；由于不同抗衡离子的锌盐与结晶紫内酯衍生物I配体的结合力的不同，导致配合物在紫外光照射下发生异构化的速率不同，因此可实现染料的光致变色速率的调控。同时，利用本发明公开的调控染料光致变色速率的方法可实现时间门的信息加密，在信息加密领域取得了重大突破。
Description
技术领域
本发明属于有机光电功能材料技术领域，具体地涉及一种调控染料光致变色速率的方法及其在信息加密领域的应用。
背景技术
光致变色材料在光照射下经历光学性质的可逆变化的特性，在光子领域显示出巨大的应用潜力，包括生物成像，光学信息存储和防伪等。近年来，基于有机染料的各种光致变色材料，包括共轭聚合物，金属配合物和纳米颗粒等都有相关报道。为了成功地将这些材料应用于不同的光电子领域，如何控制其光致变色行为成为需重点解决的问题。
相关报道指出，在生物光学窗口(700-900nm)中响应红光或红外光的材料已被用于生物学应用。为了满足可重写信息记录的标准，也已经开发出具有优异的抗疲劳性和降低漂白率的光致变色分子。
然而，对光可切换材料的光致变色速率调制则较少受到关注。实际上，调节光致变色速率的能力是至关重要的。当应用在化学传感器领域时，需要对光刺激具有快速响应的光致变色分子。而在光学数据安全领域，降低对光照射的敏感性有利于保持信息安全。尽管通过在光可切换分子中引入电子供体或取代受体来调节光致变色速率已取得相应进展，但仍然存在限制因素：(i)分子的共价修饰通常涉及复杂的化学合成步骤和繁琐的净化过程，从而增加了准备时间和成本；(ii)以静态方式访问调制。
因此，探索一种调控染料光致变色速率的方法将为进一步发展信息加密领域提供新的助力。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种调控染料光致变色速率的方法，可动态调控抗衡离子以调控染料的变色速率，可将其应用在信息加密领域中，这将为进一步发展加密领域提供极大的助力。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种调控染料光致变色速率的方法，将结晶紫内酯衍生物I与具有不同抗衡离子的锌盐ZnX2结合生成I-ZnX2配合物，所述I-ZnX2配合物在相同功率325-450nm紫外灯的照射下发生异构化，颜色发生由黄向蓝的转变；不同抗衡离子的锌盐与结晶紫内酯衍生物I配体的结合力的不同，I-ZnX2配合物在紫外光照射下发生异构化的速率也不同，染料光致变色具有不同的速率，其中，I-ZnX2的具体结构式为：
其中，X＝Br-、I-、CF3SO3 -、CH3COO-、Cl-、ClO4 -或NO3 -。
进一步地，所述结晶紫内酯衍生物I的具体合成路线为：
进一步地，所述I-ZnX2配合物是由锌盐ZnX2直接与结晶紫内酯衍生物I在甲醇溶液中室温下搅拌1h形成的。
进一步地，所述调控染料光致变色速率的方法可应用在信息加密中，通过调控不同抗衡离子，改变锌离子与结晶紫内酯衍生物I配体之间的结合力，实现相同功率325-450nm紫外灯不同的变色速率。
进一步地，所述调控光致燃料变色速率的方法可应用在时间门加密中，将光致变色行为与二进制编码结合，定义颜色变蓝时读取为“1”，其他颜色读取为“0”，不同的编码对应相应的解码字母以形成加密信息。
本发明的有益效果是：本发明公开一种调控染料光致变色速率的方法及其在信息加密领域的应用，利用结晶紫内酯衍生物I与不同抗衡离子的锌盐结合生成I-ZnX2配合物，由于不同抗衡离子的I-ZnX2配合物的结合力大小不同，因此在相同功率325-450nm紫外灯下具有不同的变色速率，可实现一种动态调控抗衡离子以调控变色速率的方法。同时，通过调控紫外灯光照时间可实现其时间门的信息加密，在信息加密领域取得了重大突破。
附图说明
图1为具有不同抗衡离子的配合物随紫外光照时间变化的吸收光谱图；
图2为相同功率下不同抗衡离子的锌配合物的吸光度随光照时间的变化图；
图3为相同功率下变色速率差异大的几组锌盐的二维码加密实验效果图。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
本发明所涉及的结晶紫内酯衍生物I的结构式如下：
紫外光激发下的加密打印
化合物I的表征：
(1)将化合物I(5-10mg)溶于0.5mL的氘代试剂中，利用400Hz核磁仪分别表征部分化合物的结构。
1H NMR(400MHz,CDCl3):
δ(ppm):11.13(s,1H),9.73(s,1H),7.20-7.14(m,7H),6.93-6.90(m,1H),6.66-6.64(d,J＝8.8Hz,4H),6.47-6.44(m,1H),6.41-6.40(d,J＝2.4Hz,1H),3.80(s,3H),3.03(s,6H),2.94(s,12H)
MS(MAL1DI-TOF)[m/z]:563.70.
(2)配制浓度为1.0×10-5M的I-ZnX2，测试六种不同抗衡离子的配合物在12w紫外灯光照下随光照时间变化的紫外吸收光谱，光照过程中吸收光谱变化如附图1所示。从图中看出，除了抗衡离子为AcO-的配合物，其他受试配合物在610nm处吸收峰均随着光照时间升高，说明这些配合物颜色随时间发生由淡黄向蓝色的变化
(3)将相同功率下不同抗衡离子的锌配合物的吸光度对光照时间进行作图对比，如附图2所示，从图中可以看出不同抗衡离子的锌配合物在相同功率的紫外灯下具有较大差异的变色速率。
(4)选取相同功率下变色速率差别较大的几组锌盐：ZnBr2、Zn(NO3)2和Zn(CF3SO3)2进行二维码加密实验，定义颜色变蓝时读取为“1”，其他颜色读取为“0”，不同的编码对应相应的解码字母以形成加密信息，加密效果如附图3所示，说明利用特定的锌盐与结晶紫内酯衍生物I进行配位即可在特定的时间才能读取所需的正确信息，实现信息加密。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (5)
1.一种调控染料光致变色速率的方法，其特征在于，将结晶紫内酯衍生物I与具有不同抗衡离子的锌盐ZnX2结合生成I-ZnX2配合物，所述I-ZnX2配合物在相同功率325-450nm紫外灯的照射下发生异构化，颜色发生由黄向蓝的转变；不同抗衡离子的锌盐与结晶紫内酯衍生物I配体的结合力的不同，I-ZnX2配合物在紫外光照射下发生异构化的速率也不同，染料光致变色具有不同的速率，其中，I-ZnX2的具体结构式为：
其中，X＝Br-、I-、CF3SO3 -、CH3COO-、Cl-、ClO4 -或NO3 -。
2.如权利要求1所述的一种调控染料光致变色速率的方法，其特征在于，所述结晶紫内酯衍生物I的具体合成路线为：
3.如权利要求2所述的一种调控染料光致变色速率的方法，其特征在于，所述I-ZnX2配合物是由锌盐ZnX2直接与结晶紫内酯衍生物I在甲醇溶液中室温下搅拌1h形成的。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种调控染料光致变色速率的方法在信息加密中的应用，其特征在于，通过调控不同抗衡离子，改变锌离子与结晶紫内酯衍生物I配体之间的结合力，实现相同功率325-450nm紫外灯照射下不同的变色速率。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种调控染料光致变色速率的方法在时间门加密中的应用，其特征在于，将光致变色行为与二进制编码结合，定义颜色变蓝时读取为“1”，其他颜色读取为“0”，不同的编码对应相应的解码字母以形成加密信息。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09227518A (ja) * | 1996-02-26 | 1997-09-02 | Yasuo Kikukawa | ２−アミノ−３，３−ジアリールイソインドール類の製造法 |
| CN1978443A (zh) * | 2005-12-01 | 2007-06-13 | 江西科技师范学院 | 光致变色噻吩吡唑杂环混联型不对称全氟环戊烯化合物及制备方法和应用 |
| CN102186643A (zh) * | 2008-08-21 | 2011-09-14 | 因诺瓦动力学股份有限公司 | 增强的表面、涂层及相关方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09227518A (ja) * | 1996-02-26 | 1997-09-02 | Yasuo Kikukawa | ２−アミノ−３，３−ジアリールイソインドール類の製造法 |
| CN1978443A (zh) * | 2005-12-01 | 2007-06-13 | 江西科技师范学院 | 光致变色噻吩吡唑杂环混联型不对称全氟环戊烯化合物及制备方法和应用 |
| CN102186643A (zh) * | 2008-08-21 | 2011-09-14 | 因诺瓦动力学股份有限公司 | 增强的表面、涂层及相关方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Crystal Violet Lactone Salicylaldehyde Hydrazone Zn(II) Complex: a Reversible Photochromic Material both in Solution and in Solid Matrix;Kai Li等;《Scientific Reports》;20150928;第5卷(第14467期);1-8 * |
| Fluoran salicylaldehyde hydrazone Zn(II) complexes: reversible photochromic systems both in solution and in a solid matrix;Yuanyuan Li等;《J. Mater. Chem. C》;20170710(第5期);7553-7560 * |
| 基于席夫碱结构的新型光致变色体系和金属离子荧光探针;李恺;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20150915(第9期);B014-71 * |
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