Liquides ioniques avec photo réversible

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13766 (2023) Citer cet article

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Les liquides ioniques sensibles aux stimulus ont attiré une attention particulière pour leurs applications dans divers domaines. Ici, trois types de liquides ioniques azobenzimidazole avec régulation réversible de la conductivité photo-induite ont été conçus et synthétisés. Le changement de conductivité électrique sous irradiation par la lumière UV/visible en solution aqueuse a été étudié, et l'effet de la structure chimique et de la concentration de liquides ioniques contenant de l'azobenzène sur la régulation de la conductivité de la photoréponse a été discuté. Les résultats ont montré que l’exposition de la solution aqueuse liquide ionique à la lumière ultraviolette augmentait considérablement sa conductivité. Les liquides ioniques avec des chaînes alkyles plus longues présentaient une augmentation encore plus importante de la conductivité, jusqu'à 75,5 %. Puis sous l'irradiation de lumière visible, la conductivité électrique de la solution revient à sa valeur initiale. Une exploration plus approfondie du mécanisme de régulation réversible de la conductivité photo-induite de la solution aqueuse de liquides ioniques d'azobenzène a indiqué que cela peut être attribué à la formation/dissociation d'agrégats de liquides ioniques dans une solution aqueuse induite par l'isomérisation de l'azobenzène sous irradiation par la lumière UV/visible et a abouti la régulation réversible de la conductivité. Ce travail fournit un moyen de conception moléculaire et de régulation des performances d'un liquide ionique photosensible et devrait être appliqué à des dispositifs dotés de propriétés de commutation photoconductrice et de micro-photocontrôle.

Les liquides ioniques sensibles au stimulus sont ces liquides ioniques dont les propriétés physiques et chimiques changent en conséquence dans des conditions de stimulation externe, telles que CO21,2,3,4,5,6, température7,8,9,10, pH11,12,13,14. , redox15,16, magnétisme17,18, lumière19,20,21,22,23,24, etc. En raison de leurs capacités uniques de réponse aux stimuli, ces liquides ioniques peuvent répondre aux besoins de certains processus spécifiques et sont très prometteurs pour des applications dans des domaines contrôlés. administration de médicaments, capteurs, conversion photovoltaïque et catalyse25,26,27,28,29. En tant que méthode de stimulation importante, la lumière présente les avantages de signaux stables, de sites de stimulation précis, d'une commutation rapide et de la possibilité d'être contrôlée à distance. Le fait qu'aucune autre substance n'est introduite dans le processus de stimulation lui confère des avantages inégalés dans les applications pratiques. . En tant que l'un des groupes fonctionnels photosensibles courants, l'azobenzène et ses dérivés sont l'un des groupes fonctionnels les plus largement utilisés dans la recherche sur les liquides ioniques photosensibles en raison de leur haute sensibilité environnementale et de leur réversibilité, de leur procédure de synthèse simple, de leur bonne photostabilité et de leur réutilisabilité. ,34,35. L'ajout de groupes azobenzène aux liquides ioniques crée des liquides ioniques sensibles à la lumière avec des applications potentielles dans divers domaines.

La régulation de la conductivité de la solution est un paramètre physico-chimique important dans les solutions électrolytiques. Il a des applications importantes dans la modulation optoélectronique et les dispositifs électroniques d’auto-réparation36. Zhang et al.20 ont synthétisé une série de liquides ioniques imidazole contenant un groupe azobenzène. L'effet de l'éclairage UV sur la conductivité de ces liquides ioniques dans des solvants organiques a été étudié. La conductivité du liquide ionique était peu affectée par la lumière UV dans l'acétone, le chloroforme, l'éther et le cyclohexane. Cependant, il a été réduit à des degrés divers dans le dichlorométhane, l'acétate d'éthyle et le tétrahydrofuranne. Elle peut être réduite à 0,9 fois avant la lumière, en utilisant en outre l'irradiation par la lumière visible, la conductivité du système peut revenir à la valeur initiale. Étant donné que ces liquides ioniques azobenzènes sont hydrophobes, seule leur régulation de conductivité dans les solvants organiques a été étudiée, et son efficacité de régulation dans de tels systèmes était relativement faible. Une nouvelle classe de sels inorganiques d'azobenzène a également été préparée par Wang et al.37 et les composés d'azobenzène résultants ont présenté un comportement de conductivité sensible à la lumière significatif et réversible, qui peut être lié aux changements de polarité et aux processus d'ionisation provoqués par la photoisomérisation, démontrant la conversion d'énergie. de la lumière à l'électricité avec des changements structurels au niveau moléculaire de l'azobenzène inorganique comme dispositifs moléculaires.