综述:超分子组装实现的圆偏振室温磷光中的机制、设计原理与新兴策略

《Aggregate》:Mechanisms, Design Principles, and Emerging Strategies in Supramolecular Assembly-Enabled Circularly Polarized Room-Temperature Phosphorescence

【字体: 时间:2026年06月17日 来源:Aggregate 13.7

编辑推荐:

  研究人员综述了超分子自组装策略在实现圆偏振发光(CPL)与室温磷光(RTP)协同方面的最新进展。圆偏振发光(CPL)与室温磷光(RTP)材料对先进光电技术至关重要,应用涵盖信息加密、三维显示与生物医学成像。这些材料整合了手性光学活性与长寿命发射,实现了多模态光

  
研究人员综述了超分子自组装策略在实现圆偏振发光(CPL)与室温磷光(RTP)协同方面的最新进展。圆偏振发光(CPL)与室温磷光(RTP)材料对先进光电技术至关重要,应用涵盖信息加密、三维显示与生物医学成像。这些材料整合了手性光学活性与长寿命发射,实现了多模态光学功能。然而,由于发射效率、寿命与手性强度之间的权衡,同时实现高效CPL与RTP颇具挑战。近期研究表明,超分子自组装提供了多样化的策略来应对这些权衡,可实现可控的手性转移、分子堆积与发射调控。本文综述了通过超分子自组装策略实现的圆偏振磷光(CPP)材料的最新进展。这些策略利用非共价相互作用与超分子组织,调控分子构象、刚性及分子间相互作用,以增强CPL与RTP性能。关键方法包括手性小分子自组装、主客体包合、聚合物-液晶复合材料、配位驱动组装、基于钙钛矿(PSK)的系统以及生物质衍生组装体。这些途径为实现多色发射、可调寿命、增强的发光不对称因子(glum)及动态光学响应提供了方法。尽管取得了进展,但在结构复杂性、可加工性、生物相容性以及缺乏优化磷光发光不对称因子(glum-P)与磷光量子产率(ΦP)的通用模型等方面仍存在挑战。未来工作应着重于开发稳健、可扩展的策略,以制备高性能、稳定的CPP材料,并特别关注超分子方法在光电、安全与生物成像领域的应用。
**1 引言**

圆偏振发光(CPL)与室温磷光(RTP)材料已成为光电子学领域的关键研究课题,在信息加密、3D显示和生物成像等前沿领域具有广泛应用。CPL材料发射具有特定偏振方向的光子,即左旋圆偏振光(LCP)与右旋圆偏振光(RCP)。CPL的光学不对称性通过发光不对称因子(glum)量化,定义为glum = 2 (IR ? IL)/(IR + IL),其中IL与IR分别表示左、右旋圆偏振光强度,反映了激发态材料的立体化学性质。近年来,与小分子系统相比,超分子组装体与液晶系统显示出显著增强的glum值,这主要归因于手性超分子组织与选择性反射效应。尽管glum的理论极值为±2,但实验观察值仍远低于此极限。高glum值需要高度有序的手性排列,而长寿命激发态与分子振动可能破坏这种排列,超分子组装则有助于维持手性并调节光学性质。这一特性引起了在CPL激光器、非线性光学、自旋电子器件、光电器件、光学传感器、3D显示以及光学存储与处理系统等领域的浓厚兴趣。然而,设计高效CPL发射体仍具挑战,尤其是由于分子堆积、手性取向与光学活性之间复杂的相互作用限制了CPL材料的实际性能与稳定性。

与CPL材料不同,RTP材料因其独特的发光特性而成为光电子学研究的焦点。RTP材料的发光源于系间窜越(ISC)过程,电子从单重激发态(S1)跃迁至三重激发态(T1)。由于ISC涉及自旋变化,这是一个自旋禁阻过程,通常通过混合单重态与三重态分子轨道构型来实现。与荧光材料相比,RTP材料表现出更大的斯托克斯位移与更长的发射寿命(通常在毫秒到秒级别),使其在光学成像、检测与显示领域成为理想材料。ISC效率可通过重原子、磁偶极跃迁或强自旋-轨道耦合(SOC)进一步提高,这也稳定了圆偏振磷光(CPP)材料中的三重态(T1)。然而,RTP材料仍面临稳定性、可加工性与成本等问题,设计兼具高效CPL发射与长寿命磷光的CPP材料仍是当前光电子材料研究的重大挑战。

纯有机室温CPP的概念由Duan团队于2018年首次提出,是将手性与三重态发射相结合的关键里程碑。CPP材料结合了手性光学活性与长寿命发射,在多模态光学应用中具有巨大潜力。然而,在单一材料系统中同时实现高效CPL与RTP发射仍是颇具挑战的科学问题。目前,CPL与RTP的结合面临三个主要矛盾:(i)寿命与发射效率之间的冲突:RTP材料需要强分子约束来抑制非辐射衰减,但过度的刚性可能降低光致发光效率;(ii)寿命与手性发射强度(glum)之间的冲突:长寿命激发态容易发生热弛豫与溶剂重组,这可能破坏手性取向并降低CPL强度;(iii)发射效率与磷光发光不对称因子(glum-P)之间的冲突:高光致发光效率倾向于对称的电子环境,而大glum-P值则需要对称性破缺与磁偶极允许跃迁。

为克服这些瓶颈,研究人员转向超分子自组装技术来设计CPP材料。超分子自组装利用非共价相互作用(氢键、π-π堆积、卤键、范德华力)来调控分子堆积与手性取向,从而控制三重态稳定化与激子动力学。通过在纳米尺度上精确调控分子的刚性与相互作用,它提供了支持CPL与RTP性能的平衡环境。超分子组装可提供柔性控制,使材料在手性有序与振动抑制之间达到动态平衡。模块化组装提供了通用设计优势,允许独立调节手性源模块、磷光模块与刚性基质模块,以调和发射效率、寿命与手性发射之间的权衡。此外,层级超分子组装实现了从分子尺度手性转移到介观螺旋超结构以及宏观光学各向异性的控制,在稳定CPL与RTP的同时实现多级手性放大。

尽管取得了显著进展,超分子组装策略仍面临结构复杂性、精确表征、生物相容性及大规模制造等挑战。因此,本综述系统总结了通过多种超分子自组装策略构建的CPP材料,突出了研究人员为控制手性、发射寿命与光学活性而发展的广泛方法。

**2 CPP材料的超分子组装策略**

本章探讨了构建高效CPP材料的关键策略,重点关注超分子自组装方法。传统方法如共价合成与晶体工程面临结构复杂性、有限可调性与稳定性方面的挑战。相比之下,超分子自组装通过非共价相互作用(如氢键、π-π堆积、范德华力与主客体识别)克服了这些限制,实现了协同分子相互作用。本章涵盖六大策略:手性小分子诱导的螺旋自组装、主客体识别、基于液晶(LC)的自组装、共聚物共组装、配位驱动自组装以及基于生物质的自组装。这些方法不仅精确调控CPL与RTP的光物理性质,还提供动态控制,满足多样化的光学应用需求。这些超分子组装策略的集成克服了传统合成的限制,能够构建具有可调多功能性的高性能CPP材料。

**2.1 手性小分子的螺旋自组装实现CPP**

手性小分子通过螺旋自组装调控CPP,实现了光学活性与长寿命磷光的耦合控制。在这些系统中,精心设计的手性分子作为分子诱导剂,引导非手性或弱手性发光物种进入螺旋有序排列,形成具有固有手性环境的超分子组装体。这种自下而上的方法促进了手性信号的高效转移与放大,并稳定三重激发态,从而促进RTP。机理上,螺旋组织化的超分子结构限制分子内旋转与振动,并增强三线态中发色团之间的不对称相互作用,抑制非辐射衰减路径,共同放大CPL与RTP信号。分子设计、可控自组装与聚集工程通过将手性环境转移到S1与T1,同时增强荧光与RTP,从而优化CPP性能。

**2.1.1 螺旋组装与手性转移**

手性光学性质的控制对先进光电材料至关重要。螺旋自组装将发光分子排列成确定的空间取向,产生孤立分子无法实现的涌现手性性质。Hirata与Vacha将N,N′-二甲基-1,1′-联萘二胺(DMBDA)的对映体掺杂到非晶羟基化类固醇基质中,成功实现了空气中的蓝色荧光与黄色持续CPP。R/S-对映体表现出相反符号的CPP信号,τP = 0.67 s,光致发光量子产率(ФP)= 2.30%,glum-F = 4.50 × 10?4,glum-P = 2.30 × 10?3,表明在单重态与三重态水平均实现了有效的手性诱导。三重态-三重态圆二色光谱比较与含时密度泛函理论(TD-DFT)计算揭示了DMBDA在T1(二面角103.9°)与S1(121.5°)状态的不同几何构型。这种构象差异,结合类固醇基质的刚性手性环境,限制分子运动,抑制非辐射衰减并防止氧气猝灭,导致glum-P相对于荧光发光不对称因子(glum-F)增强约五倍。

**2.1.2 聚集诱导的CPL调制**

聚集状态、溶剂极性与分子刚性之间的相互作用已成为CPP性能的关键决定因素。例如,Jha团队设计的[9]-杂螺烯二酰亚胺结构手性螺旋分子,在甲苯溶液中表现出镜像对称发射光谱,glum-F = 5.60 × 10?4,而在非极性正己烷中,聚集诱导的单重态激子耦合将glum-F增强至2.20 × 10?3。硫原子的引入进一步增加了三重态寿命(τP = 1.09 ms),说明了杂原子取代在稳定T1与增强RTP中的作用。Ye团队利用手性抗衡离子约束分离发色团,将其锁定在高度刚性环境中,形成高性能手性离子晶体(R/S-DNP)。这些晶体表现出ФP = 43.20%,glum-P = 1.30 × 10?2,τP = 22.19 ms与22.81 ms,强静电相互作用维持长程有序,强化了分子刚性同时增强RTP与CPL的相关性。

**2.2 用于CPP材料的主客体相互作用**

基于主客体相互作用的策略在构建高效CPP材料中发挥着关键作用,为调节发射波长、强度与手性等关键性质提供了多功能平台。这些方法依赖非共价相互作用,允许精确组装手性超分子结构,使材料在多种条件下实现稳定的CPL与RTP性能。主客体策略的主要优势之一是能对光学性质进行动态控制。此外,通过超分子组装增强ISC与抑制非辐射衰减对提高RTP发射的效率与稳定性至关重要。主客体组装不仅稳定三重态激子,还促进手性转移与放大,产生强而稳定的CPL发射。

**2.2.1 基于主客体相互作用的CPP材料设计**

An等人提出了主客体策略,将手性单元共轭的萘酰亚胺发色团与溴取代基结合,引入超分子手性与固态CPL活性。在此系统中,溴原子发挥双重作用:重原子效应增强SOC并加速ISC,共价连接的手性单元驱动固态下发色团的手性堆积,为磷光提供刚性手性环境。引入非手性客体TCNB在紫外激发下促进ISC,产生具有大斯托克斯位移(>300 nm)的红色CPP。Wu等人设计了由手性双支单体AHBP与葫芦[8]脲(CB[8])组成的可溶性螺旋超分子聚合物(SPs)。头尾组装成螺旋SPs诱导手性转移,通过CB[8]空腔内的分子内电荷转移(ICT)三重态产生ФP = 4.0%,τP = 0.49 ms。通过调节客体不对称性,系统可从纯荧光切换到近纯RTP发射,CPL达到|glum-P| = 2.00 × 10?3

**2.2.2 分子机器与CPP材料的动态控制**

分子机器与动态控制策略的结合在CPP材料设计与应用中展现出巨大潜力。Park团队通过共组装手性铂(II)配合物(主体)与非手性铂(II)配合物(客体),成功构建了螺旋纳米带结构。该系统实现了不对称单重态激子耦合与磁允许电子跃迁,展现出显著增强的gabs ≈ 0.020与|glum-P| ≈ 6.40 × 10?2,同时ФP提高约10倍(约0.01),τP = 3.40 μs与3.70 μs。David团队引入了分子机器的概念,利用[2]轮烷分子穿梭单元开发了CPL分子开关,通过冠醚大环与沿线性分子的仲铵单元之间的氢键诱导手性响应,实现了可逆CPL开关行为。

**2.3 聚合物/共聚物-液晶协同组装用于CPP**

本章探讨了三种开发CPP材料的策略:基于LC的系统、共聚化以及无机/杂化复合材料。LC系统利用LC的自组装与有序结构稳定三重态激子,从而增强持久RTP同时维持CPL。共聚化策略将发光分子整合到聚合物链中,聚合物刚性减少构象波动并稳定单重态与三重态激子,使TADF与RTP共存的CPP系统具有可调性。有机/杂化系统结合有机与无机组分实现多刺激响应性与可调发射。

**2.3.1 基于液晶的CPP材料**

Jiang团队将N、P共掺杂碳化聚合物点(NP-CPDs)引入PVA中,创建磷光发射层,与手性聚合物薄膜结合作为选择性反射器,将NP-CPDs的非偏振发射转化为CPL,CPL亮度增强至glum-P = 1.09,余辉持续时间超过8.0秒。Yuan等人将非手性磷光发色团二苯并呋喃引入手性胆甾相LC基质,所得化合物Chol-C6-DF自组装成N*-LC结构薄膜,通过手性LC的选择性反射显著放大CPL信号,发射黄色CPP,glum-P = ?1.90 × 10?1,τP = 567.70 ms,ΦP = 3.20%。Wang等人将手性荧光螺旋聚合物(CFHPs)掺入向列相液晶(N-LCs)中,获得发射性手性N*-LCs。在低掺杂浓度下,N*-LCs的光学旋转增强了CPL信号,在9 wt.%掺杂时发射光谱完全覆盖选择性反射带,导致近纯CPL,glum-F = 1.87。

**2.3.2 用于CPP的共聚化与组装策略**

Ding团队开发了纯有机共聚物R/S-BPNaP,通过丙烯酰胺与手性联萘衍生物共聚制备。该材料在500 nm与570 nm发射处表现出glum-P = 0.84 × 10?3与0.40 × 10?3。SO3?基团的引入增强了SOC,氢键网络与聚丙烯酰胺(PAAm)链间的离子交联抑制了非辐射衰减。引入HBr后,原子间重原子效应使RTP发射强度提高27.6倍,τP从109.10 ms缩短至39.30 ms。Gu团队将轴向手性发光基团接枝到聚丙烯酸链上,所得手性共聚物表现出τP = 0.68 s,ΦP = 30.60%,glum-P = 9.40 × 10?3

**2.3.3 用于CPP的无机与杂化系统**

Zhong等人利用苯乙烯基二吡啶盐衍生物与手性(+)/(-)-樟脑磺酸(CSA)实现了拓扑化学光聚合,成功构建单晶聚合物poly-1[(+)/(-)-CSA]2,具有优异CPL性能,单体|glum-F| = 4.00 × 10?2,ΦF = 49.70%。Yan等人基于轴向手性联吡啶分子报道了手性有机-无机杂化金属卤化物(OIMHs),通过质子化控制实现可切换CPL与RTP性质。通过调节手性联吡啶单元的质子化水平,制备了非质子化、单质子化与双质子化OIMHs,质子诱导自由基阳离子进一步实现了光致变色CPL,|glum-P| = 1.00 × 10?4–1.00 × 10?2

**2.4 配位驱动自组装用于CPP**

配位驱动自组装是构建CPP材料的强大策略,金属离子与配体配位形成刚性超分子结构,稳定三重态激子并促进RTP。机理上,金属-配体配位刚性化分子框架,抑制非辐射衰减并增强激子约束。手性配体或阴离子将立体化学信息传递给发光中心,金属中心的立体化学精细调控单重态与三重态激子耦合,最终控制CPL强度与不对称性。

**2.4.1 基于螺旋配体的CPP构建策略**

Nora Hellou等人合成了π-螺旋N-杂环卡宾(NHC)系统及其纯对映异构环铱配合物,这些配合物显示出长寿命的浅绿色RTP,τP ≈ 300 μs。CPL光谱呈镜像对称,在493 nm处glum-P = 9.00 × 10?4,530 nm处为3.70 × 10?3。Gauthier团队利用螺旋配体合成了纯手性铼配合物,显著增强CPL活性,τP = 0.70 ms,在525 nm处glum-P = 5.30 × 10?3与?5.60 × 10?3。Ryo Inoue团队在d-π共轭亚氨基吡咯基铂(II)配合物中实现了螺旋诱导,在室温下表现出强CPP发射,glum-P = 3.20 × 10?3

**2.4.2 基于金属纳米团簇的CPP构建策略**

Feng团队使用L/D-酒石酸作为手性诱导剂调控银纳米团簇(Ag9-NCs)的手性与发光行为,生成手性Ag9-NCs/TrA共晶,表现出|glum-P| = 1.05 × 10?2。Kong团队探索了银与异金属团簇的手性,R/S-Ag12Ag32与R/S-Au12Au32。发现这些团簇的几何手性源于手性配体与Ag32(R/S-PS)核之间的界面,用Au12替换非手性Ag12核诱导了异金属键合(Au12-Ag32),激活了CPL发射。Li等人引入手性阴离子策略,从离子型IrIII与RuII配合物制备了CPL活性微晶。通过掺入手性抗衡离子CS?,成功将手性信息转移给阳离子金属发光体,产生覆盖蓝到红区域的全色磷光微/纳米晶,|glum-P| = 4.00 × 10?2

**2.5 钙钛矿中的CPL与RTP**

钙钛矿(PSK)材料因其多才多艺的光电性质与可调发光而引起了极大兴趣,在不同系统中同时实现CPL与RTP。CPL与RTP往往被分别研究,但它们源于PSK中紧密相关的激发态过程。手性诱导通过固有阳离子或外部手性组分偏置发射偏振,实现CPL而不影响底层三重态动力学。CPL与RTP通过晶格约束、激发态动力学与手性组织的相互作用内在关联,可以在统一框架内理解,其中PSK的结构与电子特征同时调控三重态发射效率与手性光学活性。

**2.5.1 手性钙钛矿中的CPL**

Tao团队证明了CsPbX3(X = Br, I)钙钛矿纳米晶(PNCs)可通过简单自组装方法从含胺脂质宿主继承手性,实现颜色可调的CPL,glum-F约为1.00 × 10?3。Li团队报道了固有手性2D钙钛矿(R-/S-MBA)2PbI4,在77 K下表现出强镜像CPL,glum-F约为10%。Pan团队通过在手性向列介孔二氧化硅(CNMS)中原位受限生长,从非手性卤化物钙钛矿纳米晶诱导了CPL。CNMS基质导向PNCs的空间取向与有序性,产生纳米尺度受限手性环境,glum-F = ?1.70 × 10?2

**2.5.2 杂化钙钛矿中的RTP**

Lam团队报道了RTP源于有机阳离子的T1,通过无机框架的直接能量转移(ET)过程。通过设计混合阳离子钙钛矿基质,有效抑制非辐射复合,激活有机阳离子的三重态发射,具有毫秒级寿命。Zhou团队扩展到二维(2D)镉基有机-金属卤化物钙钛矿(CdCl2-4HP),实现了高蓝光光致发光(ΦP = 63.55%)与103.12 ms的超长寿命。Wu团队建立了基于Dexter型能量转移机制的高通量筛选框架,强调无机激子态与有机间隔层T1之间能级匹配的关键作用。Feng团队证明零维(0D)钙钛矿PA6InCl9与PA4InCl7表现出蓝色RTP,寿命长达1.2 s,ΦP = 42.8%。

**2.6 基于生物质的自组装用于CPP**

基于生物质的CPP材料依靠手性超结构的自组装来增强手性转移并稳定非手性发光体的磷光激发态。生物基构建块如具有向列相的纤维素纳米晶(CNCs)、壳聚糖衍生螺旋结构与扭曲纤维,形成从纳米到宏观尺度的层级手性环境。

**2.6.1 基于生物质的CPP材料**

Zhang团队通过纤维素与SiO2的共组装与煅烧,开发了具有可调手性的超长持续CPP系统。薄膜表现出R/S-CPP,glum-P = ?1.30 × 10?1与9.00 × 10?2,余辉寿命分别为1.09 s与0.95 s。Liu团队通过将荧光分子姜黄素封装到手性向列CNC薄膜中,成功制备了具有右手CPL性质的生物复合薄膜。Cao团队通过将磷光木质素磺酸盐与CNC组装,开发了生物基复合薄膜,表现出稳定的手性结构,CPP发射glum-P = 2.10 × 10?1,τP = 103 ms。Wang团队使用海洋多糖λ-卡拉胶,与非手性阳离子溴苯基甲基碘吡啶鎓(PYI)静电组装,构建了CPP材料,获得发射蓝色CPP的螺旋微纤维。

**2.6.2 合成或混合组分的CPP材料**

Mihi团队通过将染料掺杂抗蚀剂层夹在两个CNC层之间构建了手性激光器,在4 wt.% SiO2下,系统将线性CD衰减转换为圆偏振衰减,最大|glum-P| = 1.34。Gao团队利用环境友好热解法制备了具有固有CPP的碳点(C-dots),glum-P = 1.00 × 10?3,τP = 400 ms。You团队通过共组装阴离子纤维素衍生物与非手性发光体,开发了全色CPP材料,τP = 936 ms,|glum-P| = 1.93 × 10?2。Zhang团队设计了天然CNC的光子晶体薄膜,实现紫外激发的CPL与激发后CPP,glum-P = ?7.50 × 10?1与?6.50 × 10?1,τP = 2.04 s与4 s。

**3 CPP材料的功能应用**

基于前一章的超分子与分子设计策略,CPP材料利用精确结构控制实现了多样化与动态的光学功能。可控组装、手性诱导与微环境调控直接转化为可调光学行为。长寿命磷光、高不对称因子与可逆响应使CPP材料能够实现多级、时间分辨与多通道光学编码。优异的可加工性与机械柔性确保在拉伸、弯曲或三维图案化下的稳定光学输出,实现柔性可穿戴光子器件。

**3.1 多色与波长可调CPP材料**

Wang等人通过从胆固醇LC聚合物与手性螺旋聚合物(CHPs)构建胆甾相超螺旋网络,提出了实现全色CPP的通用方法。通过形成胆甾超螺旋膜与磷光膜的简单双层结构,实现了蓝、绿、黄、红CPP发射,最大|glum-P|分别为1.43、1.39、1.09与0.84。Zou等人利用大语言模型(LLMs)与迁移学习提出定制手性磷光膜的超分子组装策略,筛选超过500项磷光材料研究,建立了预测框架,所得手性膜glum-P = 1.86,窄半高全宽(49 nm),高磷光纯度(≥95%)。Wu等人将圆偏振磷光能量转移(CPP-ET)与手性选择性吸收(CSA)结合,构建了全色与白光发射材料,利用手性聚乙炔的CSA与长寿命无机蓝色磷光体(BP),蓝色CPLA薄膜|glum-P| = 3.00 × 10?2

**3.2 信息加密与防伪**

Song等人设计了长寿命RTP聚合物掺杂手性螺旋超结构(RTP-CHS),表现出绿色余辉寿命735 ms,大|glum-P| = 1.49。RTP-CHS膜选择性反射(R)-CPL而透射(S)-CPL,用于设计双模加密系统。Wu等人开发了基于光响应分子马达(SHS-M1)与RTP聚合物层(P1-PVA)的双层软螺旋超结构的动态CPP系统,在20个光照射周期内实现可逆|glum-P| = 1.38–0.60,τP = 805 ms。Ye等人利用CNC膜开发了多通道光学加密平台,嵌入多环芳烃发射体,系统表现出8秒的持久余辉寿命,|glum-P| = 4.90 × 10?1。Liu等人引入基于丙烯酰胺的RTP聚合物嵌入CNC悬浮液,所得膜具有可调光子带隙(PBG)位置与螺距,|glum-P| = 5.90 × 10?1,τP = 371 ms。

**3.3 可加工性与柔性**

Fan等人将大体积磷光客体分子4-N-苯基联苯胺(TPB)掺入可重构N*-LC弹性体(CLCE)中,实现机械可调CPP,glum-P = 9.30 × 10?1。Liu等人采用湿纺与加捻技术制备了PVA基RTP纤维,表现出τP = 1.08 s,ΦP = 24.60%,拉伸强度172 ± 5.82 MPa。通过加捻纤维引入R/S-螺旋结构,实现CPP,glum-P = 1.00 × 10?2。Zhen等人将RTP聚合物集成到手性超结构弹性体(CSEs)中,创建CSE-RTP膜,glum-P值可在1.50 × 10?1至8.00 × 10?1范围内调节。Peng等人引入R/S-1,2,3,4-四氢-1-萘胺(R/S-THNA),构建三对手性共晶,R-PMA显示高ΦP = 30.50%,所有共晶均表现出CPP,glum-P ≈ 10?2,余辉寿命36.10–479.50 ms。

**3.4 3D显示与光电子学**

Han等人合成了四对手性1,2-二氨基环己烷基荧光对映体,表现出从蓝光(420 nm)到红光(610 nm)的多色圆偏振光致发光(CPPL)与电致发光(CPEL)。多层CP-OLEDs基于这些对映体,ΦF = 5.50%,glum-EL = ±1.40 × 10?3。Zhang等人利用非手性膜如聚(9,9-二正己基芴-alt-苯并噻二唑)(F6BT)与聚(3-己基噻吩)(P3HT)开发了光学可编程CPL光电探测器,最大响应度与各向异性因子分别为2.76 A/W与0.43。Zhao等人开发了由NHC配体保护的手性铜簇,发射纯蓝磷光,嵌入PMMA膜时CIE色坐标为(0.14, 0.10),ΦP = 70%。Zheng团队合成了手性金属-有机框架(CMOFs),使用发光H2BIIM与手性L/D-H2IDPA配体与Zn(II)离子自组装,表现出CPL与CPP特性,glum-F = ±7.57 × 10?3,glum-P = ±2.68 × 10?3。Duan团队基于RTP-LC聚合物设计并制备了CPP有机波导材料,在2.0%掺杂浓度下最大glum-F与CPL信号,光学损耗系数0.175 dB/mm,glum-F值在0.16至0.17之间。

**4 总结与展望**

CPP材料整合了手性光学性质与长寿命发射,为推进基础光子学与智能光电技术提供了前所未有的机遇。本综述系统总结了近5年通过超分子组装策略构建CPP材料的进展,特别强调可调多色发射、光学防伪、柔性材料与功能光电器件的方法。手性小分子诱导自组装、主客体包合、超分子组装、聚合物/LC复合材料、配位驱动组装与生物质衍生模板的系统研究为CPL与RTP的有效协同奠定了坚实基础。CPL与RTP的增强源于刚性、对称性破缺的微环境。超分子组装通过氢键、π-π堆积与静电相互作用定位发射分子,限制运动、稳定单重态与三重态激子并转移手性。重原子或共价接枝促进ISC,聚集与能量转移进一步调控发射、不对称性与寿命,为CPP材料提供了通用设计原则。

尽管取得了显著进展,将CPP材料转化为实际应用仍具挑战。主要前沿包括:(i)机理理解与预测建模:需要定量链接非共价相互作用、手性微环境与ISC速率的模型;(ii)性能协同与结构优化:同时优化glum-P、ΦP与τP受限于内在权衡;(iii)刺激响应、自适应与可打印CPP材料:发展基于羟丙基纤维素(HPC)或胆甾相纤维素LC的结构彩色、刺激响应CPP墨水;(iv)可持续性、多功能性与器件集成:未来CPP材料应平衡功能性能与环境可持续性。总之,CPP材料独特的光学性质组合赋予了重要的科学价值与广泛的应用潜力。持续的跨学科合作与创新研究预计将在显示技术、信息安全、生物医学诊断与自旋电子学等前沿领域产生新机遇。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号