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      東北林業大學團隊:設計纖維素納米晶雜化薄膜實現圓偏振室溫磷光
      2020-08-28 高分子材料

        近期,東北林業大學劉守新教授、李偉副教授與哥廷根大學張凱教授合作,通過纖維素納米晶(CNCs),聚乙烯醇(PVA)和碳量子點(CDs)的共組裝得到雜化手性光子膜,實現了CPL和CPRTP的雙發射。通過調節雜化膜中CNC / PVA的比例,實現可調的光子禁帶(PBG),從而產生可調的CPL,具有可逆的CPL手性,可調制的CPL波長和高不對稱因子(glum),最高可達-0.27。CDs產生的三重態激子在手性光子晶體環境中穩定,從而產生可調的,右旋的CPRTP,壽命長達103 ms,RTP不對稱因子(gRTP)高達-0.47。此外,通過模具制造技術制備了具有多重偏振特性的圖案化雜化薄膜。

        圖1.(a)通過蒸發誘導自組裝(EISA)策略制備具備CPL和CPRTP雙發射特性的雜化手性光子膜。(b)PVA,CNC和CD的化學結構。(c)手性雜化光子薄膜中CPL和CPRTP產生機制。

        圖2. 雜化手性光子膜的CPL特性。(a)雜化手性光子膜的CPL光譜。(b)雜化手性光子膜的glum曲線。(c)雜化手性光子膜的透射光譜(左軸)和CDs的熒光光譜(右軸)。(d)雜化手性光子膜中PBG誘導的R-CPL發射示意圖,(e)手性轉移誘導的L-CPL發射示意圖。

        圖3. 雜化手性光子膜的CPRTP特性。(a-c)用L-CPF或R-CPF探測的雜化手性光子膜的磷光發射光譜。(a)P1-CD;(b)P2-CD;(c)P3-CD。(d-e)用L-CPF或R-CPF探測的雜化手性光子膜的時間分辨磷光衰減曲線。(d)P1-CD;(e)P3-CD。(f)CPRTP產生機制的示意圖。

        圖4.(a)光子墨水澆鑄圖案化雜化光子薄膜的示意圖。(b)在自然光下,左旋CPF和右旋CPF下拍攝的圖案化薄膜的照片。(c)在254 nm紫外燈下,關閉紫外燈和關閉紫外燈2秒鐘后的圖案化薄膜的發光照片。(d)通過L-CPL和R-CPL探測的圖案化薄膜的透射光譜。(e)在L-CPF和R-CPF下記錄的圖案化薄膜的熒光光譜和磷光光譜。

        上述工作以“Designing Hybrid Chiral Photonic Films with Circularly Polarized Room-Temperature Phosphorescence” 為題發表在美國化學學會旗下國際知名期刊ACS Nano上。論文第一作者為東林林業大學博士研究生徐明聰和碩士研究生吳雪云,通訊作者為東北林業大學劉守新教授、李偉副教授和德國哥廷根大學的張凱教授,中國工程院院士李堅教授也對該論文做出了指導和建議。東北林業大學為該論文的第一完成單位。該工作受到國家自然科學基金項目和黑龍江省自然科學基金項目的支持。

        近年來,劉守新教授和李偉副教授團隊致力于纖維素手性光學材料的研究,利用纖維素納米晶和小分子丙三醇的共組裝,制備了柔性的濕度響應結構色薄膜(J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 5391-5400)。利用半導體量子點為發光客體,制備了全色可調的圓偏振發光薄膜(J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 13794-13802)。利用上轉化納米顆粒,實現上轉化的圓偏振發光系統(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 23512-23519)。利用聚合物封裝碳量子點,制備了室溫磷光材料檢測金屬離子(ACS Sustainable Chem. Eng., 2019, 7, 18801-18809.)?;谠搱F隊在生物質光學材料的積累,撰寫了生物質炭材料和發光材料的綜述(Adv. Mater. 2020, 2000596)。

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