自然界中的光合作用為人類提供了一個很好的光捕獲體系實例，利用大量的天線供體分子與受體分子之間的高效能量轉(zhuǎn)移，光能可以很好的被收集到光反應中心，實現(xiàn)有效的能量捕獲與轉(zhuǎn)化。目前人工光捕獲體系的構(gòu)建大都是基于溶液超分子自組裝體系，而有序組裝的固態(tài)材料如液晶在人工光捕獲體系的應用卻少有報道。液晶材料具有相對規(guī)整的有序結(jié)構(gòu)，使其能夠形成較為緊密的供受體堆積結(jié)構(gòu)，利于光能的高效轉(zhuǎn)移；同時液晶的動態(tài)有序特性可以賦予人工光捕獲體系獨特的刺激響應功能，這些特點的結(jié)合使得液晶材料在光捕獲系統(tǒng)領(lǐng)域具有很大的應用潛力。
近日，課題組開發(fā)了一種基于盤狀柱狀液晶聚合物的人工光捕獲體系，液晶分子通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移將捕獲的光能轉(zhuǎn)移給受體分子，該體系不僅具有接近100%的能量轉(zhuǎn)移效率，同時還可以達到上百的天線效應值。通過改變受體分子的比例實現(xiàn)光捕獲體系熒光顏色從綠色到紅色的逐步調(diào)節(jié)，再加上液晶聚合物在光照條件下的綠色和藍色熒光之間的可逆轉(zhuǎn)變，有效構(gòu)建了一類基于紅綠藍全色發(fā)光的液晶聚合物光捕獲體系。此外，可以在寬供受體比例范圍內(nèi)實現(xiàn)白光發(fā)射，最高白光絕對量子產(chǎn)率可以達到0.28。最后，我們也證明了這種具有熒光共振能量轉(zhuǎn)移和光響應性的雙模式的發(fā)光調(diào)節(jié)體系在時間分辨的信息寫入與擦除領(lǐng)域的展示性應用。
相關(guān)研究成果發(fā)表于《Nature Communications》（2024, DOI：10.1038/s41467-024-45252-9）。
課題組慕斌副教授為論文第一作者，田威教授為論文通訊作者。
全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45252-9。