基于异苯并噻二唑的智能窗用二向色性染料：分子设计、光电性能调控与应用探索

针对智能调光玻璃用二向色性染料存在的光稳定性差、光谱调控难等问题，西安工业大学团队设计合成6种以异苯并噻二唑(isoBTD)为受体的D-A-D型染料，通过引入戊基、N,N-二丁基等末端基团，系统研究其对光物理性能、二向色比(DA)及透光率差(ΔT)的影响。研究发现含硫丁基的染料5展现最高二向色比(6.24)，含戊氧基的染料3实现最大透光率差(22.44%)，为智能窗染料开发提供新思路。

　　

随着全球能源危机与"双碳"战略推进，建筑能耗占社会总能耗40%以上，其中采光与热管理系统的能效优化成为焦点。智能调光玻璃作为新型功能材料，通过动态调节太阳光透射率显著降低建筑能耗，但其核心元件——二向色性染料面临重大挑战：传统偶氮苯染料因反式异构化导致光稳定性差，蒽醌染料则存在溶解性缺陷。如何开发兼具高稳定性、可调光谱和优异二向色性的新型染料，成为突破智能窗技术瓶颈的关键。

西安工业大学研究团队在《Dyes and Pigments》发表研究，创新性地以异苯并噻二唑(isoBTD)为电子受体单元，设计合成六种供体-受体-供体(D-A-D)结构染料。通过引入戊基、N,N-二丁基、戊氧基、氟原子、硫丁基和炔键等差异化末端基团，系统探究分子结构对光电性能的调控规律。研究采用密度泛函理论(DFT)计算辅助解析电子结构，结合差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)表征液晶行为，通过紫外-可见光谱和电化学测试评估光学性能。

材料与仪器部分显示，团队通过核磁共振(800 MHz ¹H NMR)、高分辨质谱(HRMS)等完成结构确证。热分析揭示化合物1、4、5具有高清亮点的液晶相，其中含炔键的6因平面刚性结构呈现独特相行为。光学性能研究表明：N,N-二丁基修饰的2因强给电子效应实现最大红移(理论带隙2.68 eV)，硫丁基衍生物5展现最高二向色比(D_A=6.24)，而戊氧基取代的3产生最宽透光率差(ΔT=22.44%)。值得注意的是，硫丁基结构还使5在365 nm紫外照射2小时后保持最小色差(ΔE=26.69)。

结论部分强调，该工作通过精准分子工程实现三大突破：1) 证实isoBTD作为非传统受体的优异性能；2) 阐明末端基团对光谱位移的调控机制；3) 获得兼具高二向色比和光稳定性的硫丁基染料。这些发现为开发新一代智能窗染料提供设计范式，其成果已获陕西省"科学家+工程师"团队计划等多项基金支持。讨论指出，未来可通过扩展π共轭体系进一步优化电荷转移效应，推动该类材料在柔性电子等领域的应用。