?

近日，中國科大姚宏斌教授課題組在構(gòu)筑圓偏振發(fā)光銅碘團簇基雜化材料方面取得新進展，報道了一種由仿生非經(jīng)典結(jié)晶（BNCC）過程驅(qū)動的具有手性多級結(jié)構(gòu)的銅碘團簇基圓偏振發(fā)光材料，表現(xiàn)出32%的高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）和1.5×10-2的高發(fā)光不對稱因子（glum），該方法為構(gòu)筑高效圓偏振發(fā)光材料提供了新的思路，研究成果以題為“Biomimetic non-classical crystallization drives hierarchical structuring of efficient circularly polarized phosphors”發(fā)表在國際著名期刊Nature Communications上（Nat. Commun. 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-30989-y）。

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，很難同時實現(xiàn)高發(fā)光效率和高發(fā)光不對稱因子。通過多級結(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)晶中手性有機分子的調(diào)控，可以得到復(fù)雜的手性多級結(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.手性多級結(jié)構(gòu)銅碘團簇的非經(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，并使其與銅碘團簇雜化復(fù)合，構(gòu)筑了一系列單一手性的結(jié)構(gòu)單元?；谶@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結(jié)構(gòu)的手性多晶圓偏振發(fā)光材料。研究人員還對組裝結(jié)晶的過程和機理進行了探究，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、鏈長及濃度對手性多級結(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行組裝和手性調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因素。通過對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），并對其手性光學(xué)性質(zhì)進行了精細的調(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值的手性多級結(jié)構(gòu)多晶圓偏振發(fā)光材料，研究人員進一步制備了一種在室溫下偏振度高達1.84%的圓偏振發(fā)光二極管器件（圖3e-g）。這項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?；瘜W(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)朱滿洲教授團隊的大力支持。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

（化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、科研部）