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天津大學龔俊波教授/湯偉偉副教授 Small 綜述：纖維素基圓偏振發光材料 - 合成、調控和應用

2025-01-08 來源：高分子科技

目前，圓偏振發光（CPL）在3D顯示、信息存儲和光學傳感等領域引起了廣泛關注。手性環境和發光體是構建CPL材料的兩個必不可少的元素，二者之間的相互作用決定了光學特性。將發光基團封裝到不對稱空間或與手性模板共組裝是合成CPL材料的一種可行途徑。纖維素納米晶體（CNCs）作為一種天然綠色的液晶材料，經過蒸發誘導自組裝形成左旋層狀薄膜，這種結構可以提供一個有效的不對稱空間。將發光體嵌入到CNC膜的手性模板中，是高效制備CPL材料的有效手段。

圖1：纖維素基的圓偏振發光材料合成，調控，應用

近期，天津大學龔俊波教授/湯偉偉副教授團隊從合成、調控和應用三個方面詳細的總結了纖維素基CPL材料的研究現狀。本工作從圓偏振發光的產生及纖維素基手性發光材料的合成展開介紹。從手性和發光團兩個方面切入，介紹了CNCs的來源及CNC基薄膜的物理化學改性，并總結了常見的引入CNCs的發光團的種類及性能。接下來，總結了纖維素基手性發光材料的合成策略，包括共組裝技術、原位嵌入策略和缺陷破壞設計，均可以有效地將發光體封裝到CNC組織中。此外，總結了CPL調控的各種策略，包括光子帶隙的匹配、光路設計、結構控制和刺激驅動變化，為CPL操縱提供了新的視角。這種基于纖維素的CPL材料因其具有多模態和可轉換的手性光學特性，在防偽、光學傳感和聚合反應中的手性誘導方面等具有廣泛應用。最后，對性能調控和功能應用方面提出展望。本綜述旨在為手性光學材料的構建提供啟發，以“Circularly Polarized Luminescence in Cellulose-Based Assemblies: Synthesis, Regulation, and Application”為題發表在《Small》上。天津大學化工學院博士生賈晟哲和碩士生楊冰冰為論文共同第一作者。該論文得國家自然科學基金和天津市自然科學基金的資助。

圖2 手性光學調控策略

近期，該團隊在此領域展開研究，首先從結構和功能方面系統地揭示了纖維素基衍生的手性納米材料的最新進展（Small, 2024, 20, 35）。基于生物基仿生材料獨有結構的啟發，該團隊設計了一種高柔性的手性光子晶體薄膜，可用于防偽和涂層等應用（Small methods, 2024, 8, 2400447）。此外，該團隊設計了一種具有多重刺激響應的三元超分子材料，展現出了優異的機械性能和面對刺激誘導多重光響應行為（Chem. Mater. 2024, 36, 16, 7967）。進一步，通過摻雜兩種發光團，設計了一種具有強圓偏振發光和高量子產率的多通道光學加密膜，并表達出激發波長（Ex）依賴的圓偏振發光特性（Adv. Opt. Mater, 2024, 202402492）。此后，通過操縱光路并結合原位生長策略，合成了動態可切換的雙向CPL薄膜，實現了對手性光的操縱（Adv. Funct. Mater, 2024, 34, 51, 2410206）。該團隊構建三明治結構手性向列相-向列相-手性向列相層膜，實現了對左旋和右旋圓偏振光的雙反射，以及正反依賴的圓偏振發光行為（Adv. Opt. Mater, 2024, 12, 35, 2401744）。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202408219

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（責任編輯：xu）

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