近年來，具有圓偏振發(fā)光（CPL）特性的光學材料由于其在各個領(lǐng)域的潛力，而獲得廣泛關(guān)注，具有較高發(fā)光不對稱因子（glum）是實現(xiàn)其有效應用的關(guān)鍵。目前，一些光學材料得到的glum值普遍較低，且圓偏振發(fā)光區(qū)域大都位于可見光區(qū)，相對較低的能量限制了其應用的可能性。因此，開發(fā)出兼具高glum值和高能量的圓偏振紫外發(fā)光（Circularly polarized ultraviolet luminescence，CPUVL）材料，并進一步擴展其應用，具有重要意義。

近期，國家納米科學中心研究員段鵬飛課題組構(gòu)筑了一個基于三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光的手性向列相液體系，實現(xiàn)了發(fā)光圓偏振度的逐級放大，獲得了圓偏振度約為0.2的體系，并且實現(xiàn)了由可見光到紫外光的上轉(zhuǎn)換圓偏振紫外發(fā)光（Upconverted circularly polarized ultraviolet luminescence，UC-CPUVL）。研究人員進一步將其產(chǎn)生的上轉(zhuǎn)換圓偏振紫外光應用于聯(lián)乙炔的聚合反應中，得到了光學活性高度可控且穩(wěn)定的手性聚聯(lián)乙炔。

研究人員以手性對環(huán)芳烴衍生物作為三重態(tài)受體，熱激活延遲熒光分子作為三重態(tài)敏化劑，該組合實現(xiàn)了可見到紫外的上轉(zhuǎn)換圓偏振紫外發(fā)光，同時顯示出較高的光子上轉(zhuǎn)換效率；將該上轉(zhuǎn)換體系引入室溫向列相液晶中后，可獲得手性向列相液晶，同時獲得圓偏振度達到0.2的上轉(zhuǎn)換圓偏振紫外發(fā)光。將獲得的高效的上轉(zhuǎn)換圓偏振紫外發(fā)光應用于聯(lián)乙炔的聚合反應中，獲得了光學活性高度可控且穩(wěn)定的手性聚聯(lián)乙炔（圖2）。該研究不僅為基于三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光產(chǎn)生的UC-CPUVL進行手性聚合，提供了概念驗證，而且有利于進一步開發(fā)CPL材料的功能性應用。該研究工作為使用低功率光源進行手性聚合提供了概念驗證，開辟了圓偏振發(fā)光材料的新應用。

圖1.逐級放大圓偏振紫外發(fā)光（CPUVL）的過程

圖2.上轉(zhuǎn)換圓偏振紫外發(fā)光（UC-CPUVL）控制的聯(lián)乙炔手性光聚合

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature Communications上。段鵬飛為論文通訊作者，聯(lián)合培養(yǎng)博士生韓冬雪（燕山大學）和國家納米中心博士生楊雪峰為論文的共同第一作者。研究工作得到中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、科技部和國家自然科學基金委等的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19479-1