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分级手性超分子组装体:具有强且可逆的圆偏振发光性能的新型材料平台
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月15日 来源:SCIENCE 45.8
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来自韩国的研究人员通过共组装非手性两亲性星形嵌段共聚物(PAA-b-PS)与手性添加剂(R/S-MA),构建了具有分级结构的超分子组装体。该研究解决了传统线性聚合物体系难以实现稳定手性结构和强手性光学活性的难题,获得了高达0.11的发光不对称因子(glum),为开发全色域圆偏振发光(CPL)活性材料提供了通用平台。
自然界的手性现象在生命系统中无处不在。这项突破性研究展示了一种构建分级手性超分子组装体的创新策略:通过将21臂星形聚丙烯酸-聚苯乙烯嵌段共聚物(PAA-b-PS)与(R/S)-扁桃酸(MA)进行氢键介导的共组装,成功制备了具有螺旋纤维状形貌的微观结构。这些组装体展现出跨越200-500 nm的强圆二色性信号,不对称因子达到0.039。
研究团队巧妙地利用星形聚合物的结构稳定性和两亲性特点,实现了从分子手性到超分子手性的高效传递。通过引入多种非手性发光体,包括亲/疏水性染料、聚集诱导发光(AIE)分子以及钙钛矿纳米晶,成功构建了覆盖全可见光谱的圆偏振发光(CPL)活性材料体系,在蓝光区域获得了高达0.11的glum值。特别值得一提的是,该策略突破了红光CPL材料长期存在的性能瓶颈。
更有趣的是,通过调控组装浓度和溶剂退火条件,研究人员观察到了手性光学信号的逆转现象。分子动力学模拟表明,这种反转对应于动力学捕获的非平衡态结构。这些发现为开发新型量子技术和光电器件提供了重要材料基础,展现出在信息加密、生物探针等领域的广阔应用前景。
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