近日，華東理工大學化學與分子工程學院、材料生物學與動態(tài)化學教育部前沿科學中心朱為宏教授和物理學院鄭致剛教授在光可重構的非均勻螺距軟物質(zhì)超結構研究中取得突破性進展，相關研究成果以“Light-Reconfiguring Inhomogeneous Soft HelicalPitch with Fatigue-Resistance and Reversibility”為題，發(fā)表在國際權威期刊《美國化學會志》上(J. Am. Chem.Soc., 2022, 10.1021/jacs.2c08505)。 n<Z1i)  
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一個挑戰(zhàn)性難題：液晶軟結構多自由度調(diào)控 %Su,  
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利用光實現(xiàn)液晶軟物質(zhì)超結構的多自由度動態(tài)操控在信息光子學、分子工程與軟凝聚態(tài)物理領域具有十分重要的科學與應用意義。然而，受限于傳統(tǒng)光響應分子的熱穩(wěn)定性和抗疲勞度，實現(xiàn)軟物質(zhì)超結構的多自由度控制，進而對光譜信息的波段、帶寬、反射率、偏振響應等實時操控仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。液晶是典型的軟物質(zhì)光學超材料，具有優(yōu)異的外場響應性、自組裝性、光學各向異性和動態(tài)可控性，廣泛應用于光信息處理、成像和顯示。 pFwhvw  
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該工作基于液晶材料的獨特性質(zhì)，創(chuàng)造性地設計并引入一種具備寬吸收光譜的光控吸收劑，結合朱為宏課題組發(fā)展的內(nèi)源手性光開關，實現(xiàn)對液晶螺旋超結構的多自由度（螺距和螺距分布）的可逆光操控。手性光開關賦予液晶螺旋結構的螺距可調(diào)性，光控吸收劑具有可變的寬光譜吸收、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的抗疲勞性和與液晶良好的相容性等優(yōu)點，通過調(diào)節(jié)液晶盒內(nèi)部透射的光強，可進一步對螺距分布的調(diào)控，實現(xiàn)液晶螺旋從均勻螺距到非均勻螺距的可逆重構。通過對液晶施加電場，可將液晶螺旋結構從站立螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)樘傻孤菪�，從而實現(xiàn)對液晶螺旋超結構的多自由度操控。這種結構多自由度操控使光譜的波段、帶寬、反射率、偏振響應的動態(tài)實時光控這個長期困擾學術和工程領域的難點問題得以解決。 a<v!5\dq!  
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兩類創(chuàng)新性應用：glum高達1.88圓偏振發(fā)光和寬光譜光場調(diào)控 7oZtbBs]M  
該光可重構的非均勻螺旋體系可進一步應用于構筑具有高不對稱因子的圓偏振發(fā)光體系。研究人員在液晶中摻雜了具有近紅外發(fā)射的熒光染料，其發(fā)射波段正好與光照后產(chǎn)生的寬反射光譜的高度重疊。基于液晶微結構對熒光發(fā)射的模式調(diào)制，可實現(xiàn)具有寬光譜和高達1.88不對稱因子（接近理論值2）的圓偏振發(fā)光。區(qū)別于傳統(tǒng)利用液晶選擇反射作用獲得圓偏振發(fā)光，研究發(fā)現(xiàn)這種高不對稱因子來源于液晶超結構所提供的獨特光子諧振作用，更值得一提的是通過光子諧振在透射和反射側圓偏振方向相同，獲得最大程度的能量效率，從而發(fā)展了一種高效、普適的獲得高不對稱因子圓偏振發(fā)光的新模式。此外，非均勻螺距液晶超結構也可用于構筑動態(tài)寬譜域適應圓偏振濾光片，為可見至近紅外波段光場調(diào)控提供新的研究思路。 +%LR1+/%b  
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近年來，朱為宏教授與鄭致剛教授充分發(fā)揮光控材料和光學各自的優(yōu)勢，在光調(diào)控液晶螺旋超結構等領域已取得一系列卓有成效的合作。通過引入朱為宏課題組所發(fā)展的獨特的“位阻型烯橋光控體系”，發(fā)展了一類雙穩(wěn)態(tài)內(nèi)源性手性二芳基乙烯分子作為液晶摻雜劑，具有高螺旋扭曲力值和變化量、高熱穩(wěn)定性和抗疲勞度等性能，實現(xiàn)了對液晶反射波段從近紫外到近紅外寬范圍、多穩(wěn)態(tài)、強抗疲勞度的動態(tài)調(diào)控，開創(chuàng)了可逆、可擦、漸變、角度依賴、內(nèi)嵌式微結構的多重防偽新技術（Nature Photonics, 2022, 16, 226–234）。基于內(nèi)源性手性光開關，成功構筑了四自由度光可調(diào)諧液晶微腔激光，實現(xiàn)了波長、波面、自旋角動量和軌道角動量的調(diào)控，并發(fā)展了四維可調(diào)諧激光編碼技術（Advanced Materials, 2022, 34, 2110170）。基于聚合物穩(wěn)定鈣鈦礦，構筑了具有雙層結構的鈣鈦礦-液晶器件，解決了鈣鈦礦與液晶兼容性差的關鍵問題，實現(xiàn)了兼具高發(fā)光效率和高穩(wěn)定性的鈣鈦礦圓偏振發(fā)光體系，不對稱因子高達1.9，為實現(xiàn)高質(zhì)量圓偏振鈣鈦礦發(fā)光和器件化應用開辟了新思路（Matter, 2022, 5, 2319–2333）。 &\AW}xp  
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該研究工作主要是由我校化學與分子工程學院博士后李萌祺和胡宏龍在朱為宏教授和鄭致剛教授的指導下共同完成，并得到田禾院士大力支持。該研究工作得到了材料生物學與動態(tài)化學教育部前沿科學中心、國家自然科學基金基礎科學中心項目、國家優(yōu)秀青年科學基金等項目的支持。   T&s}~S=m  
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