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近年來(lái)，具有圓偏振發(fā)光（CPL）特性的材料在3D顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光學(xué)傳感等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景受到廣泛關(guān)注。藍(lán)相（BP）是一種介于各向同性態(tài)和手性向列相（N*）之間的一種液晶相態(tài)。藍(lán)相液晶（BPLC）展現(xiàn)出許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如較窄的光子帶隙、更高的有序度。這使得BPLC在制備CPL材料上表現(xiàn)出巨大潛力。

近日，北京化工大學(xué)郭金寶教授課題組報(bào)道了一類利用光/熱調(diào)控BP到N*可逆相轉(zhuǎn)變最終實(shí)現(xiàn)CPL信號(hào)反轉(zhuǎn)的手性液晶材料。本研究中，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了兩個(gè)光驅(qū)動(dòng)的鹵素鍵組裝的熒光分子開(kāi)關(guān)HB-switch 1 和 HB-switch 2。從分子結(jié)構(gòu)來(lái)看，這兩個(gè)分子開(kāi)關(guān)均由α-氰基取代的二芳乙烯化合物構(gòu)成。這兩個(gè)光開(kāi)關(guān)分子在特定的紫外和可見(jiàn)光輻照時(shí)，表現(xiàn)出可逆的 Z/E 光異構(gòu)化。此外，將HB-switch 1和 2引入到BPLC中均顯著拓寬了BP的溫度范圍。特別的是，在由HB-switch 1構(gòu)筑的手性液晶體系中，利用450 nm和311 nm的輻照波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)從BP到N*的相轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步引發(fā)了CPL信號(hào)的反轉(zhuǎn)，這種調(diào)控特征與熱誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的CPL變化趨勢(shì)是一致的。

初始狀態(tài)，HB-switch 1的引入拓寬了BP溫域。BPLC的CPL信號(hào)的手性源自于BPLC的手性，因此在光譜中顯示出左手手性的CPL信號(hào)（g_lum=+0.438）。隨后，用450 nm的藍(lán)光照射 30 秒后，觀察到N*的形成。從BP到N*的相變歸因于HB-switch 1發(fā)生了異構(gòu)化，這種異構(gòu)化破壞了BP結(jié)構(gòu)，從而誘導(dǎo)了 N* 的形成。N*的CPL信號(hào)是由選擇性反射產(chǎn)生的，因此在光譜中顯示出右手手性的CPL信號(hào)（g_lum=-0.065），發(fā)生了CPL信號(hào)的反轉(zhuǎn)。繼續(xù)用 311 nm 的紫外光照射直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，HB-switch 1構(gòu)型恢復(fù)，并實(shí)現(xiàn)了從 N* 到 BP 的可逆相轉(zhuǎn)變。對(duì)應(yīng)的CPL信號(hào)也恢復(fù)到左手手性（g_lum=+0.338）。值得注意的是，在整個(gè)過(guò)程中，液晶體系的手性沒(méi)有發(fā)生改變，CPL信號(hào)中的手性反轉(zhuǎn)是由于HB-switch 1構(gòu)型變化引發(fā)的BP 與N*的相轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的。

基于這種新型光響應(yīng)發(fā)光手性液晶材料的CPL調(diào)控特性，可以將其應(yīng)用于光存儲(chǔ)技術(shù)。例如，在文中展示性的例子中，掩膜曝光下得到4個(gè)明暗不同的點(diǎn)陣，每4個(gè)二進(jìn)制代碼可以組合輸出一個(gè)字母，從而得到不同的二進(jìn)制編碼信息。這些應(yīng)用都展示了這種新型光響應(yīng)CPL材料在光存儲(chǔ)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，為新一代光存儲(chǔ)技術(shù)提供了一種新的策略。