偏振是光的基本属性，可以作为多维矢量信息传递的载体。随着偏振信息理论和技术的发展，各向异性发光有机微纳结构因其在量子光学、生物医学、机器视觉和逻辑电路等光子器件中的潜在应用而受到广泛关注。譬如，不同片段表现出不同发光颜色的光子异质结构在高密度信息处理和显示方面表现出巨大潜力。近年来，尽管通过多组分分步生长或后功能化修饰等手段，多种光子异质结构先后被报道，但是如何同时实现光子异质结构嵌段长度、发光颜色及偏振态的精准调控仍然具有较大的挑战。
近日，中科院化学所钟羽武研究团队提出将偏振信息加载到多色发光光子异质结构中，来制备偏振光子异质结构（polarized photonic heterojunction），增大其可携带信息密度。此类偏振光子异质结构通过金属有机铂分子晶体的有机蒸汽刺激多米诺色变，或者掩膜版辅助的有机蒸汽处理进行制备，同时实现双色发射和正交偏振态的可控集成。该工作为制备微纳尺度高通量光子异质结构提供了一种新思路，该光子异质结构在高密度光子信息处理与加密领域有潜在应用前景。
在该工作中，研究人员基于双核金属有机铂化合物，通过溶液再沉淀分子组装，制备了一类高效黄色磷光发射的一维棒状微米晶体。该微晶在室温失去二氯甲烷分子的同时会发生快速有序的多米诺晶态转变，并伴随着黄色到红色发光颜色的改变。在该转变过程的不同阶段，通过硅油封装可以得到红-黄-红三嵌段光子异质微晶结构。而且，黄色和红色发射嵌段都具有高度各向异性发光性质，其偏振度P分别为0.80和0.58，且两种发光的偏振方向相互垂直。
在此基础上，通过二氯甲烷蒸汽刻蚀覆盖有掩模版的红色发光微米晶棒，致使晶体的不同嵌段发生红色到黄色发光的可逆转变，制备了一类可编程的、具有清晰晶界面和正交偏振发射的多嵌段偏振光子异质结构。这些异质结构可以作为偏振光子条形码的原型器件，应用于多维度的信息防伪与加密。
单晶结构分析表明，在黄色发光晶体中，金属有机双铂化合物通过金属-金属相互作用形成一维超分子链，不同超分子之间紧密堆积形成棒状晶体。晶体中包含的二氯甲烷分子的脱附只能从棒状晶体的端面开始启动，并逐渐向晶体中间转移，导致了实验中观测到的多米诺色变现象。当失去二氯甲烷分子之后，一维超分子链中相邻金属有机铂分子发生扭转，不同超分子链之间的堆积相对较为松散，使得气体分子可以通过晶体的侧面进行重新吸附，为掩模法制备多嵌段光子异质结构奠定了基础。光谱分析和理论计算表明，此类晶体中观测到的黄色和红色发射可能分别来源于分子内的π/π相互作用和分子间的Pt/Pt相互作用形成的激发态，而这两种激发态具有高度有序并且相互正交的电跃迁偶极矩排布，致使形成的两种发射的偏振方向相互垂直。
论文信息
Vaporchromic Domino Transformation and Polarized Photonic Heterojunctions of Organoplatinum Microrods
Jian-Cheng Chen, Zhong-Liang Gong, Zhong-Qiu Li, Yuan-Yuan Zhao, Kun Tang, Dian-Xue Ma, Fa-Feng Xu, Yu-Wu Zhong
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202412651
点击左下角 “ 阅读原文 ” ，可直达阅读该论文原文。
Angewandte Chemie International Edition
《德国应用化学》(Angewandte Chemie)创刊于1888年，是德国化学学会（GDCh）的官方期刊并由Wiley–VCH出版。作为化学领域的权威期刊，《德国应用化学》涵盖了化学研究的各个领域，刊发包括新闻、综述、观点、通讯、研究论文等在内的各种内容。
更多精选文章
Angew. Chem. ：TiO2 负载的多孔 Au 纳米粒子上抗聚集Cu 单原子可实现 CO2 向 CH4 的可持续光转化
