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新聞網(wǎng)訊 近日，我?；瘜W化工學院王國明教授團隊在光機械響應晶體領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），該工作得到了國家自然科學基金等項目的資助。

刺激響應晶體是指在外界刺激（如光、熱、力、酸堿等）條件下發(fā)生化學/物理變化并做出響應的一類智能材料。其中，光機械響應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、仿生運動等領域展現(xiàn)應用潛力。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計與組裝中，有望開發(fā)出高性能光機械響應新材料。然而，當前能夠在晶體內(nèi)誘發(fā)光化學反應并釋放氣體驅(qū)動機械運動相關研究尚處在起步階段，尤其是如何精準調(diào)控光響應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。研究團隊設計并利用常見的金屬草酸鹽在固態(tài)光反應中可釋放CO₂的化學特性，構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光力學行為（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計新型機械響應晶體材料提供了新的思路和方法，還首次將氣體釋放誘導的光機械響應形變應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功能材料前沿基礎研究，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。