Photo-induced motion of azo dyes in organized media: from single and liquid crystals, to MOFs and machines

Abstract

The field of photo-mechanical effects is a burgeoning branch of materials science dealing with the direct transformation of light energy into mechanical motion. While the research in the field has historically focused on polymeric materials, the past decades have seen the rapid emergence of crystalline, photo-mechanically active materials capable not only of converting light into mechanical motion, but also coupling such behaviour with other materials propeties, e.g. microporosity in metal-organic frameworks (MOFs). This Highlight article focuses on the rapidly emerging, new area of photo-mechanical materials based on crystalline azobenzenes. The discovery of photo-mechanical motion in a needleshaped crystal of an azobenzene led to an explosion of research and new developments in less than 5 years, revealing new types of photo-mechanical behaviour, crystal engineering routes to easily create libraries of crystalline photo-mechanical materials, in situ and real-time studies of structural changes during photo-mechanical effect using X-ray diffraction, and the discovery of new supramolecular interactions enabling the engineering of photo-mechanical azobenzene crystals at the level of molecular stacking, as well as crystal morphology. 9,10

Schalten in Metall‐organischen Gerüsten

“…Abgesehen von gastinduzierten Anpassungen der Fluoreszenz wurden Gäste auch verwendet, um die Phosphoreszenz von MOF‐Gerüsten einzustellen. Obwohl Phosphoreszenz in der Regel mit seltenerd‐ oder edelmetallhaltigen MOFs untersucht wird, zeigt das anionische MOF AMOF‐1 anfangs eine grüne Phosphoreszenz infolge von MLCT von den cadmiumhaltigen SBUs zu den organischen Linkern und den anfänglichen (Me 2 NH 2 ) 2+ ‐Gastmolekülen . Metallkationendotierung in diesen MOFs führt zu merklichen Anpassungen der Phosphoreszenzemissionswellenlängen und Emissionsintensitäten durch Einführung zusätzlicher, intermediärer Energieniveaus von Cd 2+ , durch die Ladungsdichte von Cd 2+ transferiert oder π‐Dichte von den Ligandphenylringen gequencht werden kann.…”

“…Obwohl Phosphoreszenz in der Regel mit seltenerd-oder edelmetallhaltigen MOFs untersucht wird, zeigt das anionische MOF AMOF-1anfangs eine grüne Phosphoreszenz infolge von MLCT von den cadmiumhaltigen SBUszuden organischen Linkern und den anfänglichen (Me 2 NH 2 ) 2+ -Gastmolekülen. [93] Metallkationendotierung in diesen MOFs führt zu merklichen Anpassungen der Phosphoreszenzemissionswellenlängen und Emissionsintensitäten durch Einführung zusätzlicher,i ntermediärer Energieniveaus von Cd 2+ ,durch die Ladungsdichte von Cd 2+ transferiert oder p-Dichte von den Ligandphenylringen gequencht werden kann. Infolge der starken Differenz der Phosphoreszenzintensitätv or und nach Cu 2+ -Dotierung konnte AMOF-1 als ein Cu 2+ -empfindlicher Schalter arbeiten.…”

“…Fortschritte in der supramolekularen Chemie führten dazu, dass schaltbare Moleküle eine breite Beachtung erfuhren. Die Bezeichnung “Schalten” wird in der Literatur recht vielfältig verwendet. Daher soll zur Einschränkung des Umfangs dieses Aufsatzes der Begriff “Schalten” hier jedes System bezeichnen, das bei Exposition gegenüber einem bestimmten externen Stimulus, etwa Licht, Temperatur oder ein elektrisches Feld, eine reversible und steuerbare Umwandlung zwischen zwei oder mehr unterschiedlichen molekularen Zuständen erfährt.…”

Switching in Metal–Organic Frameworks

“…Progress in supramolecular chemistry has led to switchable molecules capturing widespread attention. Although the denotation of “switching” has been variably employed in the literature, for the purposes of limiting the scope of this Review the term “switch” will signify any system that, upon exposure to a particular, external stimulus, such as light, temperature, or electrical field, undergoes a reversible and controllable transformation between two or more distinct molecular states, commonly involving isomerization, bond breaking or formation, the gain or loss of electrons, or conformational changes. Under ideal conditions, it is assumed that every stage in the transformation of a reversible process is in equilibrium with the next state and the prior state, so that infinitesimally small reversal steps along the reaction coordinate will yield a state indistinguishable to that from before the process began.…”

Immobilizing Organic‐Based Molecular Switches into Metal–Organic Frameworks: A Promising Strategy for Switching in Solid State

“…Over the past few years, a lot of efforts have been devoted to the construction of OMS-based MOFs. [40][41][42][43][44][45][46][47] Considering the increasing interest in this topic, we herein highlight the recent progress of stimuli-responsive MOFs with OMS inside as part of their organic components. In the first part, we discuss the switching behaviors of OMS under different stimuli in…”