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  作為目前的研究熱點，聚合物基圓偏振室溫磷光材料在電子器件、生物成像、防偽加密等領域具有廣闊的應用前景。然而，由于聚合物體系手性傳遞效率低以及手性環境調控能力有限，如何有效實現其高效圓偏振室溫磷光并實現手性性能的簡易調控仍具有較大難度。

  近期，香港中文大學（深圳）唐本忠團隊在圓偏振室溫磷光材料研究領域取得重要突破，發展了一種基于均聚多肽自組裝及聚乙烯醇基質調控的超分子策略，實現了圓偏振室溫磷光的手性反轉與顯著放大。

  2026年2月18日，相關研究成果以“Poly(vinyl alcohol) induced chirality inversion and amplification of circularly polarized room-temperature phosphorescence in homopolypeptide aggregates”為題，發表于國際頂級學術期刊《Nature Communications》上。該論文的第一作者為香港科技大學博士后江金輝博士，共同第一作者包括深圳大學的碩士研究生潘鐿文和香港浸會大學的博士研究生趙靜怡。通訊作者為深圳大學熊玉副教授、香港科技大學林榮業教授、香港浸會大學韓偉教授以及香港中文大學（深圳）唐本忠教授。

  圓偏振室溫磷光材料因其在3D顯示、信息加密、生物成像和光電器件等前沿領域的廣闊應用前景而備受關注。然而，由于手性傳遞效率低下以及手性環境精準調控能力的不足，如何實現高效且可控的有機圓偏振室溫磷光仍然是該領域面臨的重大挑戰。針對這一難題，研究團隊巧妙地結合了手性均聚多肽的自組裝特性與非手性磷光端基的發光性能，并引入聚乙烯醇基質進行協同調控，成功構建了性能可調的圓偏振室溫磷光體系（圖1）。

圖1. 基于均聚多肽自組裝及聚乙烯醇的超分子體系圓偏振室溫磷光

  研究團隊首先通過精準的分子設計，合成了分別以L型和D型谷氨酸為骨架、末端修飾非手性溴代萘酰亞胺磷光發色團的手性均聚多肽BrNI-PLGA和BrNI-PDGA。隨后，采用溶劑交換法，將溶解于DMF中的均聚多肽置于透析袋中，通過緩慢置換溶劑誘導其自組裝形成水相分散液，并進一步通過冷凍干燥技術制備了均聚多肽囊泡粉末。在紫外燈照射下，這些囊泡粉末展現出明亮的橙紅色磷光發射（圖2a-b）。掃描電子顯微鏡和共聚焦激光掃描顯微鏡的圖像清晰揭示了其規整的空心囊泡結構，為后續的手性傳遞和發光調控提供了結構基礎。熒光光譜和圓偏振發光光譜的測試結果表明，該囊泡體系表現出典型的室溫磷光特征，其磷光壽命約為3毫秒，同時展現出圓偏振發光性質，盡管其發光不對稱因子處于10^-4數量級，相對較弱（圖2c-f），這初步證實了手性均聚多肽骨架能夠將自身手性傳遞給非手性的磷光端基，誘導其產生圓偏振發光。

  一個引人注目的發現是，當將這些均聚多肽囊泡粉末分散于商業化的聚乙烯醇水溶液中，并通過溶液滴鑄法構筑成共混薄膜時，體系的圓偏振室溫磷光性能發生了顛覆性的變化。在聚乙烯醇基質的輔助下，囊泡的組裝結構經歷了顯著的肽鏈重組過程，這一微觀結構的演變不僅導致了圓偏振室溫磷光信號的手性反轉，而且實現了信號強度的顯著放大。具體而言，共混薄膜的室溫磷光壽命延長至近6毫秒，而發光不對稱因子更是驚人地提升了兩個數量級，達到了10-2量級（圖2g-l）。這種由基質誘導的手性翻轉與放大效應，為調控超分子手性光學性質提供了全新的思路。

圖2. 均聚多肽囊泡及與聚乙烯醇共混薄膜的結構及光物理性質

  為了驗證該策略的普適性，研究團隊將均聚多肽末端的磷光發色團替換為另一種具有不同發射波長的磷光基團，并采用完全相同的制備方法成功構建了新的均聚多肽囊泡及其與聚乙烯醇的共混薄膜（圖3a）。實驗結果與此前體系高度一致：原始的均聚多肽囊泡僅表現出微弱的圓偏振室溫磷光信號，而在引入聚乙烯醇基質后，共混薄膜體系同樣出現了明顯的手性反轉與信號放大現象（圖3b-g）。這一系列結果有力地證明了該基于均聚多肽自組裝與聚乙烯醇基質調控的策略具有廣泛的適用性和可擴展性。

圖3. 基于均聚多肽與聚乙烯醇超分子圓偏振室溫磷光策略的普適性

  深入的實驗研究與理論計算共同揭示了這一現象背后的微觀機制。研究表明，在均聚多肽囊泡結構中，肽鏈自身的二級結構通過氫鍵相互作用網絡，將其手性有效傳遞給末端的非手性磷光基團，誘導其產生初始的圓偏振發光。而在共混薄膜體系中，聚乙烯醇基質扮演了更為關鍵的角色。聚乙烯醇分子鏈能夠與均聚多肽鏈形成新的、更強的氫鍵相互作用，這種相互作用不僅促進了囊泡結構的解離與肽鏈的重排，更重要的是，它改變了肽鏈的堆積模式和手性環境，從而對手性傳遞路徑進行了重構。這種基質輔助的手性環境重建，最終導致了圓偏振發光信號的手性反轉與強度的顯著放大。因此，無論是對肽鏈自身手性結構的調控，還是引入外源性聚合物基質參與手性環境的構建，其核心都是基于聚合物鏈間氫鍵相互作用的動態調控，從而實現對超分子手性結構和功能的精確操控（圖4-5）。

  基于這種靈活可控的策略，研究團隊進一步展示了其在多色圓偏振余輝材料方面的應用潛力。通過簡單地改變均聚多肽末端磷光基團的種類，即可實現從藍光到紅光的可調諧圓偏振室溫磷光發射。所制備的一系列多色余輝薄膜不僅展現出明亮的磷光，其室溫磷光壽命最長可達1.347秒，發光不對稱因子最高可達0.031，綜合性能優異（圖6）。這一成果為開發新型高性能圓偏振發光材料提供了切實可行的新途徑。

圖4. 圓偏振室溫磷光機制探索

圖5. 分子動力學模擬結果

圖6. 多色圓偏振室溫余輝薄膜

  該工作不僅通過均聚多肽自組裝策略，為構建具有可調諧圓偏振發光性能的室溫磷光材料建立了一個通用且高效的研究平臺，更重要的是，它深刻揭示了非手性聚合物基質在超分子手性調控中的關鍵作用，為深入理解手性傳遞、反轉與放大的內在機理提供了寶貴的實驗依據和理論指導。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-69707-3