北京化工大学郭金宝课题组:氢键型荧光光开关构筑的双重响应圆偏振发光胆甾相液晶弹性体

学术   科学   2024-07-08 10:21   北京  
动态响应型圆偏振发光(CPL)材料具有较高的安全等级,在3D显示、信息加密与防伪等领域展示出广阔的应用前景。近年来,固态CPL活性材料因其优异的成膜性和可加工性在光电器件领域受到广泛关注,然而由于固态材料分子间自由体积较小,极大抑制了荧光光开关的光致异构化,在固态材料中实现圆偏振发光的动态调控成为一个艰巨的挑战。
为解决上述难点,北京化工大学郭金宝课题组将研究聚焦在胆甾相液晶弹性体(CLCE)这一柔性光子材料上。液晶分子的有序螺旋周期性排列和选择性反射为圆偏振发光提供了良好的手性环境;通过丙烯酸酯-硫醇迈克尔加成反应扩链显著降低玻璃化转变温度,为光开关分子的异构化提供了充足的空间;引入氢键组装体有助于稳定CLCE的机械性能,使其具有较好的拉伸形变能力。该CLCE薄膜可以产生强烈的CPL信号,最大发光不对称因子(glum)可达0.76,同时表现出光-力双重刺激响应行为,在光的驱动下可动态调控CPL和glum大小,在力的诱导下CPL信号消失(图1)。
图1. (a)由氢键荧光光开关AHBA-PSD构筑的胆甾相液晶弹性体;(b)胆甾相液晶弹性体的光-力双重响应圆偏振发光示意图。

作者通过在砜化二芳基乙烯骨架上连接质子受体吡啶基团设计并合成了新型荧光光开关PSD,其具有完全可逆的光环化/环裂解,荧光颜色可在蓝色和绿色间动态切换。同时吡啶基团的引入加速了环裂解反应速率,可见光辐照100 s即可达到光稳态。根据分子基态模拟,吡啶与苯并噻吩间具有较大的二面角,且杂原子弱化了芳环的给电子能力,这些都有利于提高PSD的环裂解量子产率。因此,PSD在CLCE薄膜中仍表现出优异的光调控性能与可逆性能。作者采用各向异性去溶胀法制备了可自支撑的CLCE薄膜,其反射颜色鲜亮均匀,CPL信号强烈,该制备方法简单,摆脱了传统液晶盒尺寸的限制,适用于大面积制备。

文章最后使用这种多功能化的CLCE材料制备了90×50 mm的大尺寸薄膜,可携带多重光学信息,并展示了其作为可穿戴身份证在进出重要场所门禁时的应用(图2)。本工作的开展为开发动态调控圆偏振发光的聚合物材料提供了新的思路,同时也为这类材料的应用做了有益的探索。

图2. (a)在日常工作和通过电子门禁时佩带在胸前的身份证的图例说明;(b)携带多种光学信息的身份证件及其CPL检测光谱;(c)基于CLCE薄膜制备的身份证件在自然光和激发光下的真实图像。(d)作为身份证件的再利用过程。

相关成果近期在线发表在Science China Chemistry,本文第一作者林思阳博士(目前工作单位:大连民族大学)、共同第一作者任天淇;北京化工大学郭金宝教授为通讯作者。详见:Siyang Lin†, Tianqi Ren†, Xianyu Meng, Wenxin Kang,   Jinbao Guo*. Light-Triggered Fluorochromic Cholesteric Liquid Crystal Elastomer with Hydrogen-Bonded Fluorescent Switch: Dualmodal-Switchable Circularly Polarized Luminescence. Sci. China Chem., 2024, DOI: 10.1007/s11426-024-2031-0.

扫描二维码或点击左下角“阅读原文”可查阅全文。

【扩展阅读】

2024年《中国科学:化学》中英文刊优秀论文评选结果发布!

《中国科学:化学》2023年下半年最受关注微信文章

Sci. China Chem.最新影响因子9.6

Sci. China Chem.文章精选:手性发光材料

圆偏振发光研究前沿

中国科学院化学研究所陈传峰、李猛等:给体调控的轴手性TADF对映体实现多色圆偏振电致发光

苏州大学张伟课题组:基于温度响应性超分子组装体圆偏振发光的原位调控

上海理工大学岳兵兵课题组综述:超分子凝胶的圆偏振光调控及应用

南京大学郑佑轩课题组综述:用于圆偏振有机发光二极管的手性热激活延迟荧光材料

首例手性稀土卤化物钙钛矿:具有高效紫外圆偏振发光的手性铈基卤化物

姚建年院士/钟羽武研究员团队:基于金属铱、钌配合物的圆偏振磷光微纳晶体

南京大学郑佑轩课题组:含B-N键螺旋手性多重共振材料的光色可调圆偏振电致发光

中科院福建物构所张健课题组:后组装修饰策略构筑圆偏振发光手性钛有机笼

武汉大学龚少龙团队:面手性铜(I)配合物实现高效电致圆偏振发光

郑州大学臧双全课题组实现混合阳离子手性钙钛矿的暖白圆偏振发射

苏州大学张伟教授团队:通过多路径传递策略实现全色可记忆圆偏振发光手性聚合物薄膜的构建

中国科学化学
《中国科学:化学》(中文版)和Science China Chemistry(英文版)是由中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性化学期刊,致力于快速报道化学科学及相关交叉领域的最新研究成果、最新研究进展及发展趋势等。
 最新文章