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文章信息
通讯作者：徐明聪，李伟，宦思琪，刘守新（东北林业大学）， Orlando J. Rojas（加拿大不列颠哥伦比亚大学）
作者：孙文野，田兵，安邦，滕睿，徐明聪*，马春慧，陈志俊，于海鹏，李坚，李伟*，宦思琪*， 刘守新*，Orlando J. Rojas*
Keywords：
Cellulose Nanocrystals
Chirality
Circularly Polarized Light
Photo-Alignment
Supramolecular Polymers
原文链接：
https://doi.org/10.1002/agt2.712
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文章简介
圆偏振发光 (CPL) 材料在3D显示、信息加密和光诱导超分子手性方面有着广泛的应用。然而，现有的CPL材料普遍存在发光不对称因子 (glum) 较低的问题，并且多数材料仅能提供单一圆偏振方向的发光，这限制了它们的实际应用。因此，开发具有较高glum值和可切换圆偏振方向的材料对于推动高性能CPL材料的发展具有重要意义。
针对这一挑战，本文提出了一种新型的Janus结构圆偏振光发射器，该发射器由荧光膜与具有相反手性向列结构的纤维素衍生物组装而成。通过改变发光模式，发射器能够实现可切换的圆偏振发光。此外，该发射器可有效调控偶氮苯聚合物的光致手性变化 (图1)。这一创新成果不仅拓宽了CPL材料的应用前景，也为未来高性能CPL材料的研究提供了新的思路和方法。
图1. 可切换圆偏振光发射器的制备与应用
羟丙基纤维素 (HPC) 和纤维素纳米晶体 (CNC) 薄膜因其独特的手性结构和卓越的光学性能，展现出作为圆偏振光滤波器的巨大潜力。HPC复合薄膜可选择性透过左旋圆偏振光，CNC复合薄膜可选择性透过右旋圆偏振光。(图2)
图2. 纤维素衍生物薄膜手性结构和滤光能力
然而，HPC和CNC由于其相反的手性结构，对彼此的透射光存在相互制约作用，这意味着简单地将这两种复合薄膜叠加并不能实现可切换的圆偏振光透射。为了克服这一限制，本文在HPC和CNC复合薄膜之间引入了一个发光层，成功构建了一种新型的可切换圆偏振光发射器 (CPLE)。在紫外光的激发下，发光层产生的非偏振光能够分别通过具有左旋手性的CNC复合膜和具有右旋手性的HPC复合膜，从而产生偏振方向相反的圆偏振光。通过调整发射器的发光模式，能够实现最大发光不对称因子 (glum) 分别为-0.65和0.28的可切换圆偏振发光。
图3. 圆偏振光发射器的制备及性能
最后，本文展示了发射器在诱导具有不同极性基团的偶氮苯聚合物中的手性螺旋方面的多功能性。重要的是，这些聚合物的手性可以通过改变发射器的发光模式来切换 (图4)。这些发现不仅证实了CPLE在光致手性调控方面的潜力，而且为手性发光材料和手性光感应器件的有效设计提供了新的视角和策略，有望推动相关领域的发展。
图4. 圆偏振光发射器用于调控带有不同极性基团的偶氮苯聚合物手性
以上研究论文以“Cellulose-Based Switchable Circularly Polarized Light Emitter: Photo-Actuated Chiral Assemblies with Azobenzene Polymers”为题发表于 Aggregate 期刊，论文第一作者为东北林业大学材料科学与工程学院博士研究生孙文野，通讯作者为东北林业大学徐明聪教授、李伟教授、宦思琪教授、刘守新教授和加拿大不列颠哥伦比亚大学Orlando J. Rojas教授。
（Aggregate 2024, e712. https://doi.org/10.1002/agt2.712）
通讯作者
徐明聪，教授，主要从事纤维素手性液晶材料的设计与圆偏振光学应用研究工作。主持国家自然基金青年项目、中国博士后基金面上项目和国家重点研发计划子课题等项目。在Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、ACS Nano、Carbohydrate Polymers和Journal of Materials Chemistry C等期刊发表SCI论文30余篇。
李伟，教授，从事林木资源高效利用研究，在林产化学高附加值的木质纤维素纳米晶体手性向列光学特性调控以及木质纤维衍生功能炭材料开展了一系列研究工作。国家青年人才工程项目入选者，主持及完成国家自然科学基金、国家重点研发计划课题、黑龙江省优秀青年基金等项目；在 Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition等期刊发表论文80余篇，6篇被选为期刊封面。获教育部自然科学一等奖、二等奖，梁希林业科学技术二等奖，黑龙江省青年科技奖。
刘守新，教授，紧密结合森林化学领域的国际学术前沿，致力于新型生物质基多孔炭制备、生物质基多孔炭定向结构控制与功能化改性基础理论与应用研究。国家级高层次人才项目入选者，全国优秀科技工作者，黑龙江省优秀科技工作者，林业工程学科评议组秘书长。中国青年科技奖、中国林业青年科技奖、霍英东奖获得者，享受国务院政府特殊津贴。主持完成国家自然科学基金重大项目课题、国家自然科学基金、林业公益行业专项、黑龙江省杰出青年基金等项目。中国林学会常务理事，林产化工分会副理事长。获教育部自然科学一等奖、二等奖，黑龙江省自然科学一等奖，梁希林业科学技术奖技术发明一等奖。
Orlando J. Rojas，教授，致力于研究木质纤维素、蛋白质和其他生物聚合物等可再生资源的高效利用来支持全球可持续发展。加拿大卓越研究主席，美国化学会会士。获得美国化学会安塞姆·佩恩奖，Tappi纳米技术奖。
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