中国科大在单发射全彩圆偏振发光研究上取得突破
圆偏振光在现代显示和未来智能电子领域具有不可估量的重要性。最近，中国科学技术大学的庄涛涛研究员领导的研究小组在开发单发射全彩圆偏振发光结构与器件方面取得了显著进展。他们的研究成果以“Helical-caging enables single-emitted large asymmetric full-color circularly polarized luminescence”为题，发表在国际知名学术期刊《自然·通讯》（Nat. Commun. 2024,15,251）上。周雅洁，中国科学技术大学化学系的博士生，是这篇论文的第一作者，而庄涛涛研究员则是通讯作者。圆偏振光在多个领域，包括信息安全、3D光学显示、手性光电器件、疾病检测以及不对称合成光化学等，都展现出了巨大的应用潜力。因此，如何构建高质量的手性圆偏振发光材料以实现直接圆偏振光发射，成为了相关研究领域的关键问题。特别是全彩圆偏振发光材料，由于其发光波长的可调性，受到了研究者的广泛关注。然而，当前大多数的全彩圆偏振发光技术都依赖于多色发光单元的混合。这种方法存在诸多问题，如发光组分之间的能量转移导致的发光不稳定，以及器件构建的复杂性等。因此，开发单发射、高发光不对称因子的全彩圆偏振发光结构显得尤为重要。在这项研究中，研究团队巧妙地采用了螺旋笼状组装策略，将高质量的无机白色宽谱发光量子点与手性液晶相结合。这种创新材料在可见光谱范围内实现了可调圆偏振发光（图1），其发光不对称因子高达0.8。更值得一提的是，他们通过精确调控手性向列相液晶的光子带隙，成功实现了全彩圆偏振发光，并在进一步优化结构后展现了白色圆偏振发光。这一突破为后续开发可定制波长的圆偏振发光器件提供了坚实的材料基础。图1单发射全彩圆偏振发光材料。通过将制备的圆偏振发光材料涂覆在紫外发光芯片上，研究团队成功构建了白色以及红绿蓝三色的光致圆偏振发光器件。此外，他们与中国科学技术大学的姚宏斌教授课题组展开合作，初步研发了基于这些材料的圆偏振电致发光二极管（图2）。所获得的圆偏振光在对映选择性聚合反应中具有潜在应用，从而为光子驱动不对称合成领域提供了有价值的参考。图2可定制波长的圆偏振发光；光致/电致手性光电器件。庄涛涛研究员团队近年来在手性圆偏振发光材料的制备及其应用研究领域取得了显著进展。该团队运用创新的螺旋共组装技术，成功研制出新型圆偏振发光材料，为交互式信息加密技术与多模态响应智能纺织品领域开辟了新途径（参考文献：J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 4246–4253）。此外，与俞书宏院士团队的紧密合作促成了发光颜色可调的圆偏振发光特性光子涂料的开发，其发光不对称因子高达1.6，为柔性3D显示面板的构筑展示了巨大潜力（参考文献：Sci. Adv. 2023, 9, eadi9944）。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院、安徽省的鼎力支持，同时感谢中国科学技术大学姚宏斌教授团队和安徽大学朱满洲教授团队在器件构建与测试表征方面的宝贵贡献。（来源：中国科学技术大学）
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