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中科大鄒綱/李景國/張紅莉團隊 Adv. Funct. Mater.：磁場組裝輔助的圓偏振熒光圖案化

2025-03-08 來源：高分子科技

圓偏振發光（CPL）材料因其獨特的手性信息維度及在三維顯示、信息存儲與加密、光電器件等領域的巨大應用潛力而備受關注。傳統方法一般通過手性試劑封裝、共價或非共價鍵將手性基團連接到熒光團上，或通過自組裝控制發光基團的螺旋排列等實現CPL材料的構建，然而，由于發光基團和手性結構之間難以捉摸的相互作用，CPL的原位生成和動態調制以實現可編程的CPL圖案仍然具有挑戰性。精確控制和動態調節CPL性質也成為研究的關鍵問題，這對于信息編碼和加密應用至關重要。

近日，由中國科學技術大學鄒綱教授、李景國教授、張紅莉副研究員結合磁場輔助的自組裝和光圖案化技術，在取向的磁性納米線和染料/二乙炔薄膜組成的異質堆疊復合結構上實現了特定圖案的圓偏振熒光的原位生成，通過聚二乙炔的藍-紅相轉變可以實現圓偏振熒光波長和手性方向的原位調制，展示了其在可切換邏輯門、多級信息加密和存儲領域的應用前景。該工作以“Magnetic Assembly-Assisted Photoprogrammable Circularly Polarized Luminescence Patterns in Flexible PDMS Films ” 為題發表在《Adv. Funct. Mater》上。

圖 1. 磁場輔助自組裝和可編程CPL圖案示意圖及其潛在應用。

本研究團隊提出的雙層旋轉堆疊結構中，底層為具有良好取向的二乙炔組裝體和熒光染料如香豆素6等的聚二甲基硅氧烷，通過紫外光輻照，可在特定微區域誘導二乙炔單體聚合，復合薄膜產生特定線偏振熒光。上層為磁場誘導組裝取向的Ag@Fe?O?納米線（NWs），作為相位延遲層，將底層線偏振熒光轉換成圓偏振熒光。有趣的是通過調控聚二乙炔（PDA）組裝體的藍-紅相轉變，不僅可以調控復合薄膜圓偏振熒光發射波長，還能實現圓偏振熒光手性方向的反轉。不同于藍相PDA，紅相PDA與香豆素6熒光分子間存在共振能量轉移，復合薄膜發射紅色熒光，且線偏振方向由平行變為垂直，其與上層Ag@Fe?O?納米線取向夾角由-45^o 轉變為45^o，復合薄膜的CPL手性方向也發生相應反轉。

圖2. 染料摻雜的復合薄膜CPL產生及CPL調控。

他們利用不同熒光分子與旋轉堆疊結構相結合，開發了一種多功能信息存儲和加密體系：將熒光顏色和CPL信號分別作為通道1和通道2，實現特定溫度的信息存儲和加密。此外，通過溫度變化調控復合薄膜的CPL信號變化，還能實現可切換的邏輯運算。這些研究結果不僅提供了原位生成和調控圓偏振發光材料的新方法，也為智能圓偏振發光材料在多級正交信息加密和高階防偽等領域的應用提供了新思路。

圖3.可編程的多色CPL微陣列用于高階信息加密，以及可切換邏輯門應用展示。

該項目研究獲得國家自然科學基金（22071233, 52373122）、雙一流大學專項資金（KY2400000037）、中央高校基礎科研基金（WK2060000071）等項目的資助，謹此感謝。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202501168

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（責任編輯：xu）

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