Líquidos iônicos com foto reversível

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13766 (2023) Citar este artigo

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Líquidos iônicos responsivos a estímulos ganharam atenção significativa por suas aplicações em diversas áreas. Aqui, três tipos de líquidos iônicos de azobenzimidazol com regulação reversível de condutividade foto-induzida foram projetados e sintetizados. A mudança da condutividade elétrica sob irradiação de luz UV/visível em solução aquosa foi estudada, e o efeito da estrutura química e da concentração de líquidos iônicos contendo azobenzeno na regulação da condutividade da fotorresposta foi discutido. Os resultados mostraram que a exposição da solução aquosa líquida iônica à luz ultravioleta aumentou significativamente sua condutividade. Líquidos iônicos com cadeias alquílicas mais longas exibiram um aumento ainda maior na condutividade, de até 75,5%. Então, sob a irradiação de luz visível, a condutividade elétrica da solução retornou ao seu valor inicial. A exploração adicional do mecanismo de regulação reversível da condutividade foto-induzida da solução aquosa de líquidos iônicos de azobenzeno indicou que isso pode ser atribuído à formação/dissociação de agregados de líquidos iônicos em solução aquosa induzida pela isomerização de azobenzeno sob irradiação de luz UV/visível e resultou a regulação de condutividade reversível. Este trabalho fornece um caminho para o projeto molecular e regulação de desempenho de líquidos iônicos fotorresponsivos e espera-se que seja aplicado em dispositivos com comutação fotocondutora e propriedades de microfotocontrole.

Líquidos iônicos responsivos a estímulos são esses líquidos iônicos cujas propriedades físicas e químicas mudam correspondentemente sob condições de estimulação externa, como CO21,2,3,4,5,6, temperatura7,8,9,10, pH11,12,13,14 , redox15,16, magnetismo17,18, light19,20,21,22,23,24, etc. Devido às suas capacidades únicas de resposta a estímulos, esses líquidos iônicos podem atender às necessidades de certos processos específicos e ser uma promessa significativa para aplicações em controle entrega de medicamentos, sensores, conversão fotovoltaica e catálise25,26,27,28,29. Como um método de estimulação importante, a luz tem as vantagens de sinais estáveis, locais de estimulação precisos, comutação rápida e a capacidade de ser controlada remotamente, bem como o facto de nenhuma outra substância ser introduzida no processo de estimulação confere-lhe vantagens incomparáveis ​​em aplicações práticas. . Como um dos grupos funcionais fotorresponsivos comuns, o azobenzeno e seus derivados são um dos grupos funcionais mais amplamente utilizados na pesquisa de líquidos iônicos fotorresponsivos devido à sua alta sensibilidade e reversibilidade ambiental, procedimento de síntese simples, boa fotoestabilidade e reutilização30,31,32,33 ,34,35. A adição de grupos azobenzeno a líquidos iônicos cria líquidos iônicos responsivos à luz com aplicações potenciais em vários campos.

A regulação da condutividade da solução é um parâmetro físico-químico importante em soluções eletrolíticas. Possui aplicações significativas em modulação optoeletrônica e dispositivos eletrônicos de autocura . Zhang et al.20 sintetizaram uma série de líquidos iônicos imidazol contendo grupo azobenzeno. O efeito da iluminação UV na condutividade destes líquidos iônicos em solventes orgânicos foi investigado. A condutividade do líquido iônico foi minimamente afetada pela luz UV em acetona, clorofórmio, éter e ciclohexano. No entanto, foi reduzido em vários graus em diclorometano, acetato de etila e tetra-hidrofurano. Pode ser reduzido para 0,9 vezes antes da luz, utilizando ainda a irradiação de luz visível, a condutividade do sistema pode retornar ao valor inicial. Uma vez que estes líquidos iónicos de azobenzeno são hidrofóbicos, apenas a sua regulação de condutividade em solventes orgânicos foi investigada, e a sua eficiência de regulação em tais sistemas foi relativamente baixa. Uma nova classe de sais inorgânicos de azobenzeno também foi preparada por Wang et al.37 e os compostos de azobenzeno resultantes exibiram um comportamento significativo e reversível de condutividade responsiva à luz, o que pode estar relacionado a mudanças na polaridade e processos de ionização causados ​​pela fotoisomerização, demonstrando a conversão de energia da luz à eletricidade com mudanças estruturais no nível molecular do azobenzeno inorgânico como dispositivos moleculares.