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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

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-12-02 12:56

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圆偏振发光（ CPL ）材料以其独特的不对称光学性质在信息显示和信息加密领域表现出重要的应用前景。其中，手性发光液晶（ CLCs ）通过超分子自组装能够形成宏观的螺旋超结构从而表现出高的发光不对称因子（ g _lum ），受到科研工作者越来越多的关注。然而，构建易于制备和 CPL 信号快速响应的光可调控 CLCs 系统仍然是一个具有挑战的难题。

近日， 南京大学成义祥教授 和合肥大学耿中兴博士、胡靓语博士合作，以室温胆甾相液晶为研究对象，通过向其中掺杂具有不同二向性发光性质的非手性染料制备了具有激发依赖 CPL 信号反转特性的手性液晶材料。

作者研究发现，基于光敏螺吡喃骨架制备的 SP-COOH 分子在液晶介质中由于形成了分子间羧酸二聚体而呈现出负二向性。液晶主体中的 SP-COOH 分子在紫外光照射前后表现出从 “ 无 ” 到 “ 有 ” 的负二向性发光。继续向液晶主体掺杂适量具有正二向性的尼罗红染料（ NR ），可以轻易制备具有激发依赖特性的手性液晶 ExD-CLCs 。在 ExD-CLCs 中 NR 能与 SP-COOH 形成一个动态的二向性竞争，当用 430 nm 激发光激发 ExD-CLCs 时，在 625 nm 处表现出强的正向 CPL 信号（ g _lum = + 0.28 ），而当用 365 nm 激发该液晶时， 625 nm 处的 CPL 信号发生反转，表现出一个负向的 CPL 信号（ g _lum = - 0.16 ），这个 CPL 反转行为可以循环 10 次以上，具有很好的抗疲劳性。并且在 CPL 信号反转的过程中， ExD-CLCs 的螺旋结构和旋向并未发生改变。

总之，这项工作通过在胆甾相液晶中构建一个光敏动态的非手性染料二向性竞争，实现了激发依赖特性的 CPL 信号反转。这是首例通过控制在非手性染料二向色性实现的激发依赖 CPL 信号的报道，该项工作为发展刺激响应型 CPL 发光材料提供了一种新的策略。该工作以 Excitation-Dependent Circularly Polarized Luminescence Inversion Driven by Dichroic Competition of Achiral Dyes in Cholesteric Liquid Crystals 为题目发表在 Angewandte Chemie International Edition 。 文章的第一作者为河南工程学院姚昆博士，通讯作者为南京大学 成义祥 教授、合肥大学 耿中兴 博士和 胡靓语 博士。

南京大学成义祥教授团队一直致力于手性发光材料的研究。近年来，他们研究发现非手性染料的二向性与它们在手性液晶介质中的 CPL 信号密切相关 (Adv. Mater. 2022, 34, 2202309) 。通过进一步研究发现，非手性染料的分子跃迁偶极矩 (molecular transition dipole moment, TDM) 与分子长轴之间的夹角决定了其在手性液晶介质中 CPL 信号的大小，而这与液晶螺旋方向和螺距无关 ( Angew. Chem. Int. Ed. 2023 , 62 , e202312159 ) 。此外，他们还设计了一种光敏刺激能够改变分子二向性切换的非手性染料，并评估了其在光学防伪方面的应用价值 (Adv. Mater. 2024, 36, 2312331) 。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202420290

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

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