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南京郵電大學(xué)趙強(qiáng)教授和南京大學(xué)陸延青教授團(tuán)隊(duì) Angew：動(dòng)態(tài)調(diào)控圓偏振有機(jī)超長室溫磷光不對稱因子
2024-02-09  來源：高分子科技

  圓偏振室溫磷光（CPRTP）材料在光學(xué)防偽與信息加密領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圓偏振有機(jī)室溫磷光的方法主要包括有機(jī)晶體聚集，將手性發(fā)色團(tuán)嵌入聚合物骨架中，以高分子為主體、有機(jī)小分子為客體，將室溫磷光聚合物摻雜到手性液晶中。然而，這些方法無法實(shí)現(xiàn)圓偏振室溫磷光不對稱因子動(dòng)態(tài)可逆調(diào)控。 


  針對這一挑戰(zhàn)，近期，南京郵電大學(xué)趙強(qiáng)教授、李炳祥教授、馬云教授與南京大學(xué)陸延青教授、北京大學(xué)楊槐教授、江西師范大學(xué)蘭若塵教授開展科研合作，在圓偏振有機(jī)超長室溫磷光領(lǐng)域取得了新的進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Dynamically Modulating the Dissymmetry Factor of Circularly Polarized Organic Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from Soft Helical Superstructures”為題，已發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition.（DOI: 10.1002/anie.202319536.）。


  該研究中通過構(gòu)建雙層膜結(jié)構(gòu)，即有機(jī)室溫磷光聚合物（P1）層和分子馬達(dá)（M1）摻雜的軟螺旋超結(jié)構(gòu)（SHS）層（圖1），成功實(shí)現(xiàn)了圓偏振不對稱因子（glum）為1.38和衰減時(shí)間為805毫秒的有機(jī)超長室溫磷光體系，進(jìn)一步通過控制溫度和光照時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)glum在0.6至1.38之間動(dòng)態(tài)可逆調(diào)控。所用到的手性液晶具有周期螺旋超結(jié)構(gòu)，可以選擇性地反射與自身手性相同的圓偏振光。將M1摻雜到手性液晶中，可遠(yuǎn)程并精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)軟螺旋超結(jié)構(gòu)的光子禁帶：在紫外光照射下，M1分子經(jīng)歷從右手螺旋穩(wěn)態(tài)到左手螺旋不穩(wěn)定態(tài)的光致異構(gòu)化過程，從而引起SHS螺距的變化和光子禁帶的紅移。若將溫度升高到液晶清亮點(diǎn)以上，分子馬達(dá)由左手性變成右手性，促使光子禁帶發(fā)生藍(lán)移。因此，在光照和溫度的協(xié)同作用下，通過控制分子馬達(dá)的異構(gòu)化過程，最終實(shí)現(xiàn)了glum的動(dòng)態(tài)調(diào)控（圖2）。該方法可為實(shí)現(xiàn)圓偏振有機(jī)室溫磷光glum的動(dòng)態(tài)調(diào)控提供了新途徑。 


圖 1. 圓偏振有機(jī)室溫磷光不對稱因子（glum）動(dòng)態(tài)調(diào)控所需材料和超結(jié)構(gòu)的螺距調(diào)控示意圖。（a）所需材料的分子結(jié)構(gòu)；（b）通過構(gòu)建有機(jī)室溫磷光聚合物（P1）和分子馬達(dá)（M1）摻雜的軟螺旋超結(jié)構(gòu)（SHS）雙層膜體系實(shí)現(xiàn)軟螺旋超結(jié)構(gòu)螺距的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。 


圖 2. 室溫磷光聚合物-軟螺旋超結(jié)構(gòu)-分子馬達(dá)（P1-SHS-M1）雙層薄膜中圓偏振有機(jī)室溫磷光性能的動(dòng)態(tài)調(diào)控。（a）P1的延遲光致發(fā)光光譜和P1 - SHS - M1薄膜光子禁帶的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；（b）P1 - SHS - M1薄膜圓偏振磷光不對稱因子（glum）動(dòng)態(tài)調(diào)控；（c）P1 - SHS - M1薄膜在多次光致異構(gòu)化過程和熱恢復(fù)循環(huán)過程中glum的變化；（d）P1 - SHS - M1薄膜分別在無圓偏振片，左旋圓偏振片和右旋圓偏振片和在白光、紫外光照射和不同紫外光照射時(shí)間后的余暉圖片；（e）P1 - SHS - M1薄膜在右旋圓偏振片和左旋圓偏振片下，經(jīng)過不同時(shí)間紫外光照射后的反射偏光顯微鏡（POM）圖。


  南京大學(xué)和南京郵電大學(xué)為該工作的完成單位，陸延青教授、趙強(qiáng)教授、李炳祥教授、馬云教授為論文的通訊作者,青年教師劉嬌、研究生吳俊杰、博士后魏娟為論文的共同第一作者，北京大學(xué)楊槐教授、江西師范大學(xué)蘭若塵教授對本文也有重要貢獻(xiàn)。該工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省自然科學(xué)基金、南京郵電大學(xué)人才招聘自然科學(xué)研究啟動(dòng)基金、國家自然科學(xué)基金的資助。


  論文信息：

  Dynamically Modulating the Dissymmetry Factor of Circularly Polarized Organic Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from Soft Helical Superstructures

  Jiao Liu, Jun-Jie Wu, Juan Wei, Zhi-Jun Huang, Xin-Yu Zhou, Jin-Ying Bao, Ruo-Chen Lan, Yun Ma, Bing-Xiang Li, Huai Yang, Yan-Qing Lu and Qiang Zhao

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202319536

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