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新聞網(wǎng)訊 近日，我校化學(xué)化工學(xué)院王國明教授團隊在光機械響應(yīng)晶體領(lǐng)域取得重要研究進展，研究成果以“Bending, Twisting, and Propulsion of Photoreactive Crystals by Controlled Gas Release“為題發(fā)表在國際頂級期刊Angewandte Chemie上(Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202403397)。我校為第一完成與通訊作者單位，王國明教授、喻琪副教授和紐約大學(xué)Pance Naumov教授為共同通訊作者。第一作者為我校2022級在讀碩士研究生于春嬌，共同一作為我校碩士畢業(yè)生姜曉帆（目前博士就讀于北京師范大學(xué)），該工作得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。

刺激響應(yīng)晶體是指在外界刺激（如光、熱、力、酸堿等）條件下發(fā)生化學(xué)/物理變化并做出響應(yīng)的一類智能材料。其中，光機械響應(yīng)晶體可以將光能直接轉(zhuǎn)換成各種機械形變與運動，并在軟體機器人、致動器、仿生運動等領(lǐng)域展現(xiàn)應(yīng)用潛力。受火箭固體推進劑的啟發(fā)，氣體的產(chǎn)生可作為驅(qū)動物體運動的強大動力源。因此，將具有分解與釋放氣體特性的組分融入到材料設(shè)計與組裝中，有望開發(fā)出高性能光機械響應(yīng)新材料。然而，當(dāng)前能夠在晶體內(nèi)誘發(fā)光化學(xué)反應(yīng)并釋放氣體驅(qū)動機械運動相關(guān)研究尚處在起步階段，尤其是如何精準(zhǔn)調(diào)控光響應(yīng)過程中物體的運動軌跡和更加有效利用產(chǎn)生能量做功等方面都極具挑戰(zhàn)性。研究團隊設(shè)計并利用常見的金屬草酸鹽在固態(tài)光反應(yīng)中可釋放CO₂的化學(xué)特性，構(gòu)筑出三維超分子空心晶體，在紫外光照射下光解并釋放氣體誘導(dǎo)光力學(xué)行為（如彎曲、扭曲、卷曲和跳躍）；氣體釋放同時還可以調(diào)控晶體自身或物體發(fā)生類似魚類游動和潛水艇上浮等可控運動。該研究成果不僅為設(shè)計新型機械響應(yīng)晶體材料提供了新的思路和方法，還首次將氣體釋放誘導(dǎo)的光機械響應(yīng)形變應(yīng)用于微型機器人和致動器的模型中。

近年來，該研究團隊一直聚焦光刺激響應(yīng)功能材料前沿基礎(chǔ)研究，已在J. Am. Chem. Soc.、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Coord. Chem. Rev.、Small等國際知名刊物發(fā)表論文60余篇。