圓偏振發(fā)光（CPL）材料，由于其獨(dú)特的手性光學(xué)特性，在3D顯示、量子計(jì)算、信息加密與防偽、不對稱光催化和傳感等前沿領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。纖維素作為自然界儲量最豐富的生物大分子，為構(gòu)筑CPL材料提供了理想的手性平臺。與纖維素納米晶相比，纖維素衍生物不僅保留了纖維素的手性特征，同時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)異的加工性能、柔韌性和可調(diào)節(jié)的機(jī)械性能。然而，基于纖維素衍生物的CPL材料仍處于起步階段，實(shí)現(xiàn)全色CPL仍然具有挑戰(zhàn)性。 近日，北京化工大學(xué)鄧建平教授和趙彪副教授團(tuán)隊(duì)利用醋酸丁酸纖維素（CAB）和非手性螺旋聚炔（P1）的協(xié)同作用，在固態(tài)薄膜中實(shí)現(xiàn)了從構(gòu)型手性到構(gòu)象手性的手性放大（圖1）。進(jìn)一步引入非手性熒光染料后，成功構(gòu)筑了全色CPL活性薄膜。值得注意的是，CAB與聚炔之間的手性傳遞表現(xiàn)出對溶劑氫鍵受體能力的依賴性，借助這一特性實(shí)現(xiàn)了對圓二色性（CD）和CPL強(qiáng)度的精準(zhǔn)調(diào)控。此外，所得到的CPL材料展現(xiàn)出在白色圓偏振有機(jī)發(fā)光二極管和手性邏輯門中的應(yīng)用潛力。
圖1. 基于手性傳遞與熒光選擇性吸收機(jī)理的全色CPL示意圖
圖2. CAB/P1復(fù)合膜的優(yōu)化與溶劑依賴性手性傳遞 作者首先利用CD光譜和紫外-可見吸收（UV-Vis）光譜研究了CAB與P1的質(zhì)量比、薄膜厚度和成膜溫度對CD強(qiáng)度的影響，從而確定了最佳誘導(dǎo)條件。隨后，利用三氯甲烷/二氯甲烷混合物作為成膜溶劑實(shí)現(xiàn)了對CD強(qiáng)度的精準(zhǔn)調(diào)控。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算，深入分析了手性傳遞的機(jī)理（圖2）。 圖3. CAB/P1/熒光染料復(fù)合膜的CPL性能及P1與熒光染料間的弱相互作用 在優(yōu)化后的CAB/P1體系中，進(jìn)一步引入藍(lán)色、綠色、橙色和紅色非手性熒光染料作為第三組分，利用誘導(dǎo)的P1向染料的手性傳遞，實(shí)現(xiàn)了發(fā)光不對稱因子達(dá)到10-1數(shù)量級，光致發(fā)光量子產(chǎn)率可達(dá)62.9%的全色CPL（圖3）。通過調(diào)整藍(lán)色和橙色熒光染料的質(zhì)量比，在365 nm紫外光激發(fā)下獲得明亮的白光發(fā)射，國際照明委員會(huì)（CIE）色坐標(biāo)為（0.33, 0.35），非常接近理想的白光發(fā)射坐標(biāo)（0.33, 0.33）。 圖4. 雙層薄膜中熒光選擇性吸收產(chǎn)生與調(diào)控的CPL性能 通過將手性CAB/P1膜與非手性熒光膜進(jìn)行并排CPL測試，在綠色、橙色和紅色體系中實(shí)現(xiàn)了CPL反轉(zhuǎn)（圖4）?？紤]到藍(lán)色熒光膜的發(fā)射譜圖與CAB/P1膜的CD譜圖重疊面積較大，將藍(lán)色熒光膜與具有不同CD強(qiáng)度（由溶劑調(diào)控）的CAB/P1膜進(jìn)行并排CPL測試，實(shí)現(xiàn)了CPL強(qiáng)度的精準(zhǔn)調(diào)控。最后，基于所得CPL材料制備了白色圓偏振發(fā)光二極管，并設(shè)計(jì)了具有多重信息輸出的手性邏輯門。這項(xiàng)工作不僅為纖維素衍生物基CPL材料的構(gòu)建提供了新策略，還為溶劑依賴性手性傳遞機(jī)理的理解提供了更深入的見解。 論文信息 Solvent-Dependent Chirality Transmission and Amplification from Cellulose Derivative to Achiral Helical Polymer for Achieving Full-Color and White Circularly Polarized Luminescence Hai Zhong, Biao Zhao, Jianping Deng 文章的第一作者為北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生鐘海，通訊作者為鄧建平教授和趙彪副教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202418463
