目前，圆偏振发光（CPL）在3D显示、信息存储和光学传感等领域引起了广泛关注。手性环境和发光体是构建CPL材料的两个必不可少的元素，二者之间的相互作用决定了光学特性。将发光基团封装到不对称空间或与手性模板共组装是合成CPL材料的一种可行途径。纤维素纳米晶体（CNCs）作为一种天然绿色的液晶材料，经过蒸发诱导自组装形成左旋层状薄膜，这种结构可以提供一个有效的不对称空间。将发光体嵌入到CNC膜的手性模板中，是高效制备CPL材料的有效手段。
图1：纤维素基的圆偏振发光材料合成，调控，应用
近期，天津大学龚俊波教授/汤伟伟副教授团队从合成、调控和应用三个方面详细的总结了纤维素基CPL材料的研究现状。本工作从圆偏振发光的产生及纤维素基手性发光材料的合成展开介绍。从手性和发光团两个方面切入，介绍了CNCs的来源及CNC基薄膜的物理化学改性，并总结了常见的引入CNCs的发光团的种类及性能。接下来，总结了纤维素基手性发光材料的合成策略，包括共组装技术、原位嵌入策略和缺陷破坏设计，均可以有效地将发光体封装到CNC组织中。此外，总结了CPL调控的各种策略，包括光子带隙的匹配、光路设计、结构控制和刺激驱动变化，为CPL操纵提供了新的视角。这种基于纤维素的CPL材料因其具有多模态和可转换的手性光学特性，在防伪、光学传感和聚合反应中的手性诱导方面等具有广泛应用。最后，对性能调控和功能应用方面提出展望。本综述旨在为手性光学材料的构建提供启发，以“Circularly Polarized Luminescence in Cellulose-Based Assemblies: Synthesis, Regulation, and Application”为题发表在《Small》上。天津大学化工学院博士生贾晟哲和硕士生杨冰冰为论文共同第一作者。该论文得国家自然科学基金和天津市自然科学基金的资助。
图2 手性光学调控策略
近期，该团队在此领域展开研究，首先从结构和功能方面系统地揭示了纤维素基衍生的手性纳米材料的最新进展（Small, 2024, 20, 35）。基于生物基仿生材料独有结构的启发，该团队设计了一种高柔性的手性光子晶体薄膜，可用于防伪和涂层等应用（Small methods, 2024, 8, 2400447）。此外，该团队设计了一种具有多重刺激响应的三元超分子材料，展现出了优异的机械性能和面对刺激诱导多重光响应行为（Chem. Mater. 2024, 36, 16, 7967）。进一步，通过掺杂两种发光团，设计了一种具有强圆偏振发光和高量子产率的多通道光学加密膜，并表达出激发波长（Ex）依赖的圆偏振发光特性（Adv. Opt. Mater, 2024, 202402492）。此后，通过操纵光路并结合原位生长策略，合成了动态可切换的双向CPL薄膜，实现了对手性光的操纵（Adv. Funct. Mater, 2024, 34, 51, 2410206）。该团队构建三明治结构手性向列相-向列相-手性向列相层膜，实现了对左旋和右旋圆偏振光的双反射，以及正反依赖的圆偏振发光行为（Adv. Opt. Mater, 2024, 12, 35, 2401744）。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/smll.202408219
相关进展
天津大学龚俊波 Small：基于Janus球晶膜的集成过滤材料
同济大学刘国锋/华东理工曲大辉 JACS：光控超分子聚合物中圆偏振发光的可逆切换机制
南京大学成义祥教授、合肥大学耿中兴博士/胡靓语博士 Angew：非手性染料二向性竞争实现激发依赖的圆偏振发光信号反转研究
苏州大学张伟教授团队 Small：分子印迹策略实现圆偏振发光增强的可循环聚合物手性薄膜
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