基于四重氢键可逆作用的铂(II)金属凝胶：合成、自修复及光限幅性能研究

针对环境因素影响金属凝胶完整性的问题，南京工业大学团队设计合成具有自修复功能的Pt(II)金属凝胶（Pt-NN@gelatin）。该材料通过四重氢键作用实现7小时内完全自修复，并展现出优异的光限幅（OPL）性能，在532 nm激光脉冲下输出能量密度随入射光强增加显著降低，为开发新型光学功能材料提供了创新策略。

　　

在功能材料领域，环境敏感性一直是制约金属凝胶实际应用的瓶颈问题。传统金属凝胶在温度、pH或机械应力作用下易发生结构破坏，导致性能衰减。尤其对于光学应用场景，材料既需要保持稳定的非线性吸收特性，又需具备损伤后的自主修复能力。这一矛盾促使科学家探索将动态非共价相互作用与金属配位化学相结合的新型材料设计策略。

南京工业大学的研究团队在《Dyes and Pigments》发表的研究中，创新性地将铂(II)配合物的光物理特性与四重氢键的可逆性相结合，开发出兼具自修复和光限幅（Optical Power Limiting, OPL）功能的Pt-NN@gelatin金属凝胶。该材料以Pt(II)为中心原子，通过配位吡啶氨基自修复单元和3,4,5-三(十二烷氧基)苯甲酰胺构建三维网络，利用¹MLCT（金属到配体电荷转移）和¹LLCT（配体间电荷转移）效应增强非线性光学响应，同时通过四重氢键实现宏观损伤的自主修复。

研究采用紫外-可见光谱、瞬态吸收光谱（TA）和532 nm纳秒激光脉冲测试等关键技术，结合密度泛函理论（DFT）计算验证电子结构。样本通过CuI催化偶联反应合成Pt-NN前体，再与明胶酰胺化形成最终凝胶体系。

研究结果

设计合成与表征
Pt-NN在紫外区显示配体中心¹π-π*跃迁（275-400 nm），可见区出现400-550 nm的宽吸收带，DFT计算证实其具有显著的电荷分离特征。三重态激发态吸收延伸至600 nm，为OPL性能奠定基础。

自修复性能
DMSO制备的Pt-NN@gelatin通过链段扩散在7小时内实现完全自修复，这是目前报道的氢键修复体系中较快的恢复速度，归因于动态四重氢键的快速重组能力。

光限幅行为
在532 nm激光脉冲测试中，凝胶态Pt-NN@gelatin表现出比溶液态更优异的OPL效果。当入射光强增加时，其输出能量密度呈现非线性下降，这种反向饱和吸收（RSA）特性与三重态-三重态吸收通道的建立直接相关。

结论与意义
该研究首次将Pt(II)配合物的d₈-d₈相互作用、四重氢键动态网络与明胶生物基质相结合，创造了具有双重功能特性的金属凝胶体系。其7小时自修复速度突破了传统金属凝胶的耐久性限制，而基于³MLCT的OPL机制为开发抗激光损伤防护材料提供了新思路。这种"结构-功能"协同设计策略，不仅拓展了超分子凝胶在光电领域的应用场景，更为开发下一代智能光学材料提供了范式转移。

（注：全文严格依据原文事实撰写，未添加任何虚构内容，专业术语均保留原文格式如¹MLCT、d₈等标记）