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中國科大在構(gòu)筑手性多級(jí)結(jié)構(gòu)銅碘團(tuán)簇基圓偏振發(fā)光材料方面取得進(jìn)展 具有圓偏振發(fā)光特性的手性光學(xué)材料在光電器件、光學(xué)信息加密等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的手性發(fā)光材料如手性發(fā)光有機(jī)小分子、手性發(fā)光聚合物等，由于其磁偶極躍遷和電偶極躍遷之間相互制約，很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率和高發(fā)光不對(duì)稱因子。通過多級(jí)結(jié)構(gòu)的手性放大是提升圓偏振發(fā)光材料的有效途徑。在自然界中很多生物礦物中，其通過非經(jīng)典結(jié)晶中手性有機(jī)分子的調(diào)控，可以得到復(fù)雜的手性多級(jí)結(jié)構(gòu)，這為手性從分子尺度到介觀甚至宏觀尺度的放大提供了新的思路。  圖1.手性多級(jí)結(jié)構(gòu)銅碘團(tuán)簇的非經(jīng)典結(jié)晶過程探究 研究人員基于前期高效發(fā)光墨水制備及層層自組裝圓偏振光放大策略基礎(chǔ)上（J. Am. Chem. Soc. 2020,142, 3686−3690； J. Am. Chem. Soc.2021,143, 10860−10864），設(shè)計(jì)并合成了一系列以三乙烯二胺為結(jié)構(gòu)骨架的手性配體，并使其與銅碘團(tuán)簇雜化復(fù)合，構(gòu)筑了一系列單一手性的結(jié)構(gòu)單元。基于這一系列新型手性結(jié)構(gòu)單元，在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的調(diào)節(jié)下，通過非經(jīng)典結(jié)晶策略自組裝成為具有一系列多級(jí)結(jié)構(gòu)的手性多晶圓偏振發(fā)光材料。研究人員還對(duì)組裝結(jié)晶的過程和機(jī)理進(jìn)行了探究，清晰地揭示了結(jié)晶過程主要經(jīng)歷了納米顆粒的成核、聚集、取向搭接和介觀轉(zhuǎn)變四個(gè)非經(jīng)典結(jié)晶過程（圖1）。  圖2.配體手性中心位置、鏈長及濃度對(duì)手性多級(jí)結(jié)構(gòu)微晶形貌的影響 研究表明靜電作用力和手性碳鏈之間的范德華力是進(jìn)行組裝和手性調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因素。通過對(duì)配體的手性中心位置、鏈長以及濃度的調(diào)節(jié)，可得到不同微觀形貌的手性多晶（圖2），并對(duì)其手性光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了精細(xì)的調(diào)控（圖3a-d），揭示了手性光學(xué)性質(zhì)與微觀形貌及分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系。最終，基于32%的高PLQY和1.5×10-2的高glum值的手性多級(jí)結(jié)構(gòu)多晶圓偏振發(fā)光材料，研究人員進(jìn)一步制備了一種在室溫下偏振度高達(dá)1.84%的圓偏振發(fā)光二極管器件（圖3e-g）。這項(xiàng)工作為高效圓偏振發(fā)光材料的制備提出了一種簡便且具有普適性的策略和方法。  圖3. a-d手性多晶的手性光學(xué)性質(zhì)表征；e-g圓偏振發(fā)射LED的光學(xué)性質(zhì)表征 我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系博士生馮力喆為該論文的第一作者。該工作的圓偏振發(fā)光性能測試得到了我校物理學(xué)院樊逢佳教授課題組和安徽大學(xué)朱滿洲教授團(tuán)隊(duì)的大力支持。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、合肥同步輻射光源聯(lián)合基金等資助。 文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30989-y |
