北京师范大学化学学院袁方龙课题组在Angewandte Chemie International Edition发表重要研究成果
2026/04/23
163近日，化学学院袁方龙课题组在Angewandte Chemie International Edition发表重要研究成果：螺旋纳米限域助力高效全色碳点圆偏振发光。
圆偏振发光 （Circularly polarized luminescence, CPL）材料在3D显示、量子信息、智能光电器件及超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。然而，实现高发光效率与强手性信号的协同提升一直是该领域面临的核心挑战。评价CPL材料性能的关键指标包括发光不对称因子 （glum） 和光致发光量子产率 （PLQY），但二者往往难以同时优化。目前广泛研究的手性有机发光材料由于磁偶极跃迁强度远低于电偶极跃迁，导致其glum值普遍偏低，多局限于10-2至10-4之间，严重限制了其实际应用潜力。
针对上述挑战，袁方龙教授课题组利用手性软光子晶体薄膜螺旋纳米限域结构，实现了非手性碳点在整个可见光范围内的高效圆偏振发光 （图1）。研究团队通过光聚合手性液晶体系并去除未聚合组分，构建出具有三维螺旋纳米孔道结构的手性软光子晶体薄膜。该结构完整保留了胆甾相液晶的长程螺旋有序性，为碳点提供了独特的纳米限域环境，不仅有效抑制了聚集诱导淬灭，还能够将结构手性高效传递给非手性发光客体。通过精确调控手性掺杂剂含量，能够调节螺旋纳米孔道结构的螺距及其光子带隙，从而实现对CPL性能的有效调控。基于该策略，蓝、绿、红及深红光发射的碳点在手性软光子晶体中均展现出优异的CPL性能，实现了对整个可见光谱的覆盖。进一步将红、绿、蓝三色碳点共同载入同一手性软光子晶体中，成功实现白光CPL发射，其|glum|值高达0.64，色坐标 （0.33，0.35 ）接近理想白光。此外，研究团队还展示了该材料体系在多级光学防伪与信息加密中的应用潜力，为高安全性光学信息技术的发展提供了新的思路。
图1.利用软光子晶体薄膜中的螺旋纳米限域构筑高效全色碳点圆偏振发光材料
该研究以“Helical Nanoconfinement in Recyclable Chiral Soft Photonic Crystals Enables Strong and Efficient Full-Color Circularly Polarized Luminescence From Carbon Quantum Dots”为题，近期在Angewandte Chemie International Edition期刊上发表。论文共同第一作者为2024级硕士生秦文迪和2023级硕士生李金穗，通讯作者为袁方龙教授。感谢基金委、北京市及北京师范大学的经费支持。
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