金属簇最大圆偏振发光驱动手性光聚合：实现1240倍不对称因子放大的光-物质手性传递

针对手性物质圆偏振发光(CPL)发光不对称因子(glum)小和光致发光量子产率(PLQY)低的难题，研究人员通过构建金属簇-液晶分级组装体系，将银簇的glum因子提升1240倍至1.24，PLQY从2%提升至24%，并首次实现金属簇CPL诱导的硫醇-烯不对称分辨率聚合，完成从光到聚合物的手性传递。该研究为CPL活性金属簇的设计和应用开辟了新途径。

　　

在光学材料领域，圆偏振发光(CPL)材料因其独特的手性光学特性，在3D显示、信息加密和不对称合成等方面展现出巨大潜力。然而，现有CPL材料面临两大关键瓶颈：发光不对称因子(glum)普遍低于10^-3量级，且光致发光量子产率(PLQY)往往不足5%。这两个参数如同CPL性能的"双翼"——glum决定手性识别的灵敏度，PLQY关乎发光效率，二者共同制约着CPL的实际应用。更令人困扰的是，虽然CPL理论上可用于诱导不对称光化学反应，但受限于现有材料的性能，利用CPL直接调控聚合物手性的尝试始终难以突破。

针对这些挑战，河南大学的研究团队在《Nature Communications》发表创新成果。研究人员设计出分级放大的金属簇组装策略：首先选择具有精确原子结构的银簇(S/R)-Ag₆作为核心发光单元，其初始glum仅为±1×10^-3，PLQY仅2%；随后通过液晶(LC)介导的逐级组装，依次构建二元液晶组装体（阶段II）、三元胆甾相液晶(G-CLC)组装体（阶段III）和银簇-液晶双层器件(SCLC)（阶段IV），最终实现glum达1.24（提升1240倍）和PLQY达24%的突破性性能。基于这种高性能CPL光源，团队首次实现了金属簇CPL诱导的硫醇-烯不对称分辨率聚合，并构建出具有级联手性转移功能的聚合物-染料主客体系统。

研究采用四大关键技术：1）原子精确金属簇合成与表征（ESI-MS、PXRD验证结构）；2）液晶介导的多级组装技术（通过CD光谱、CPL光谱监测手性放大）；3）SCLC双层器件构建（PMMA基质嵌入结合胆甾相液晶层）；4）CPL诱导的不对称光聚合（FTIR验证聚合，CD检测产物手性）。特别通过调控胆甾相液晶的螺距，使光子带隙与银簇发射波段重叠，利用圆布拉格现象纯化CPL。

研究结果部分揭示四大发现：
"Chiroptical properties of discrete (S/R)-Ag₆ clusters"显示，通过外围手性配体(S/R)-4-异丙基噻唑烷-2-硫酮诱导，获得结构明确的Ag₆八面体簇，其晶体在DCM溶液中显示微弱CPL信号（glum=±1×10^-3）。

"Chiroptical properties of the LC assemblies"阶段，将1wt%银簇掺入向列相液晶SLC1717后，glum提升至0.02（阶段II）；加入手性掺杂剂S811/R811形成G-CLC三元组装体后，glum进一步提升至0.52（阶段III），PLQY同步增至24%。研究发现手性掺杂剂的螺旋扭曲力(HTP)主导手性放大，符合"军士与士兵"规则。

"CPL behaviour in silver cluster-LC bilayer architecture devices"阶段，SCLC双层器件通过PMMA基质固定银簇并与软螺旋结构耦合，glum创纪录达1.24，品质因数(FM=glum×PLQY)达0.4，且器件在23天后仍保持1.17的glum稳定性。

"Enantioselective photopolymerization"部分，利用SCLC器件的黄光CPL（λ=576nm）触发消旋体DPAMOC单体的不对称聚合，FTIR证实-SH峰消失（2556cm^-1），所得聚合物呈现明显镜像CD信号。更引人注目的是，在聚合体系中加入染料R6G后，聚合物作为手性转移枢纽，成功将CPL手性级联传递至染料分子，实现主客体系统的CPL活性（glum=0.15）。

这项研究建立了金属簇CPL性能分级放大的普适性策略，通过液晶组装将glum提升三个数量级，并开创性地将金属簇CPL应用于不对称光聚合。其重要意义在于：1）提出"金属簇-液晶耦合"新范式，解决CPL材料glum与PLQY难以兼得的矛盾；2）开发出SCLC双层器件，实现接近理论极限的glum值；3）首次证实金属簇CPL可诱导不对称分辨率聚合，为光控手性合成提供新工具；4）构建级联手性转移系统，拓展CPL在光学材料中的应用场景。该工作不仅为CPL活性材料设计提供新思路，也为理解生命同手性起源提供了实验模型。