摘要：电荷转移或电子的移动可以发生在分子内或两个分子之间。结合两种类型的电荷转移是具有挑战性的。现在，科学家使用了一种新型吡唑分子开发了杂化电荷转移晶体。该晶体能够与萘反应，从而产生可逆的色移，从绿色蓝色到红紫色。这种改变颜色的晶体可以在材料科学中具有各种潜在的应用。...

电荷转移或电子的移动可以发生在分子内或两个分子之间。结合两种类型的电荷转移是具有挑战性的。现在，来自日本什伯拉理工学院的科学家已经使用一种新型的吡唑分子开发了混合电荷转移晶体。该晶体能够与萘反应，从而产生可逆的色移，从绿色蓝色到红紫色。这种改变颜色的晶体可以在材料科学中具有各种潜在的应用。

电荷的转移是电子在分子内或两个分子之间移动的过程。这是一个至关重要的化学过程，可以应用于广泛的技术。当通过一系列重叠的电子轨道之间在分子内的供体和受体组之间交换电子时，会发生分子内电荷转移（ICT）。这种交换会导致光波长向光谱的红色端（红移）变化。由于ICT而引起的这种可观察到的颜色转移在染料制造和有机LED（OLEDS）中具有应用。

同时，当电子在不同分子之间交换电子时，可以使用“π共轭有机分子”来实现电子运动，从而通过电子运动从捐助者到受体进行电子运动来实现。 CT在光伏设备，半导体和其他应用中起着至关重要的作用。在单个混合系统中将CT与ICT结合使用可能导致新型材料的发展。但是，实现这一目标是具有挑战性的，因为它需要精确控制分子设计和分子间相互作用。另外，混合系统必须由在如此快速转移条件下保持稳定的材料组成。

吡唑烯是一类芳香族（环形）分子，可能是执行此类任务的有前途的候选人。吡唑烯烯可以用作供体和受体分子之间的桥梁，促进CT。吡唑烯缺乏电子，使电子能够在其环状结构中轻松移动，从而促进ICT。这可能会导致CT-ICT混合系统的形成，尽管其功效仍未测试。

现在，在一项新的研究中，日本什伯拉理工学院（SIT）的工程与科学研究生院的科学家 - Akiko Hori教授，Nakada先生和Gary James Richards博士 - 描述了一种新的CT-ICT系统（化合物1），该系统利用了新颖的吡唑烯衍生物， 6,7-双 - {4-（Diphenylamino）-phenyl} -pyrazino [2,3-B]吡嗪-2,3-二甲硝基甲列列。这种吡唑烯核心将三基团，强电子供体，氰基群，电子受体联系起来。该研究于2025年1月24日在线进行，并在第31卷中发表，第18期化学 - 欧洲杂志2025年3月25日。

化合物1与萘以1：1的比例共结晶。所得的晶体表现出巨大的色彩变化，从绿色蓝色转变为红紫色。这种相互作用是针对萘的。萘衍生物（如八氟芬太林）进行的实验并未导致共结晶。相反，他们导致了电子排斥。热重分析和粉末X射线衍射证实了萘的化合物1的特异性，并证明了成功结晶。密度功能理论（DFT）的计算表明，不同的色移来自新型吡嗪烯促进的分子间CT事件。 CT事件破坏了ICT，导致了蓝班。

“我们的分子的设计实现了分子内和分子间电荷转移之间的竞争，” SIT的研究生中Nakada先生，本文的第一作者。他进一步阐述说：“这使我们的分子可以充当一个传感器，通过简单的颜色变化，可以在淡水和海水中识别少量的萘（一种环境调节的物质）。”

在分析晶体结构后，研究人员发现，分子识别过程（负责这些晶体的颜色移位）是通过π孔···π相互作用促进的。萘的氢原子延伸至吡嗪苯的氮原子（化合物1）；但是，原子不足以形成强大的氢键。取而代之的是，晶体结构通过较弱的范德华力稳定。这些较弱的纽带可以很容易被打破和改革，从而使颜色转移成为可逆的过程。例如，将紫罗兰色晶体加热到180°C导致萘分离，将晶体恢复为原始的绿色蓝色。

Hori总结说：“我们的研究为将非孔自适应晶体具有可逆性变色的特性而建立了基础。这一突破为开发传感器技术和材料开发了选择性分子识别的新途径。”