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鳄鱼彩票林业大学团队:设计纤维素纳米晶杂化薄膜实现圆偏振室温磷光
2019-08-28 高分子材料

  近期,鳄鱼彩票林业大学刘守新教授、李伟副教授与哥廷根大学张凯教授合作,通过纤维素纳米晶(CNCs),聚乙烯醇(PVA)和碳量子点(CDs)的共组装得到杂化手性光子膜,实现了CPL和CPRTP的双发射。通过调节杂化膜中CNC / PVA的比例,实现可调的光子禁带(PBG),从而产生可调的CPL,具有可逆的CPL手性,可调制的CPL波长和高不对称因子(glum),最高可达-0.27。CDs产生的三重态激子在手性光子晶体环境中稳定,从而产生可调的,右旋的CPRTP,寿命长达103 ms,RTP不对称因子(gRTP)高达-0.47。此外,通过模具制造技术制备了具有多重偏振特性的图案化杂化薄膜。

  图1.(a)通过蒸发诱导自组装(EISA)策略制备具备CPL和CPRTP双发射特性的杂化手性光子膜。(b)PVA,CNC和CD的化学结构。(c)手性杂化光子薄膜中CPL和CPRTP产生机制。

  图2. 杂化手性光子膜的CPL特性。(a)杂化手性光子膜的CPL光谱。(b)杂化手性光子膜的glum曲线。(c)杂化手性光子膜的透射光谱(左轴)和CDs的荧光光谱(右轴)。(d)杂化手性光子膜中PBG诱导的R-CPL发射示意图,(e)手性转移诱导的L-CPL发射示意图。

  图3. 杂化手性光子膜的CPRTP特性。(a-c)用L-CPF或R-CPF探测的杂化手性光子膜的磷光发射光谱。(a)P1-CD;(b)P2-CD;(c)P3-CD。(d-e)用L-CPF或R-CPF探测的杂化手性光子膜的时间分辨磷光衰减曲线。(d)P1-CD;(e)P3-CD。(f)CPRTP产生机制的示意图。

  图4.(a)光子墨水浇铸图案化杂化光子薄膜的示意图。(b)在自然光下,左旋CPF和右旋CPF下拍摄的图案化薄膜的照片。(c)在254 nm紫外灯下,关闭紫外灯和关闭紫外灯2秒钟后的图案化薄膜的发光照片。(d)通过L-CPL和R-CPL探测的图案化薄膜的透射光谱。(e)在L-CPF和R-CPF下记录的图案化薄膜的荧光光谱和磷光光谱。

  上述工作以“Designing Hybrid Chiral Photonic Films with Circularly Polarized Room-Temperature Phosphorescence” 为题发表在美国化学学会旗下国际知名期刊ACS Nano上。论文第一作者为东林林业大学博士研究生徐明聪和硕士研究生吴雪云,通讯作者为鳄鱼彩票林业大学刘守新教授、李伟副教授和德国哥廷根大学的张凯教授,中国工程院院士李坚教授也对该论文做出了指导和建议。鳄鱼彩票林业大学为该论文的第一完成单位。该工作受到国家自然科学基金项目和鳄鱼彩票省自然科学基金项目的支持。

  近年来,刘守新教授和李伟副教授团队致力于纤维素手性光学材料的研究,利用纤维素纳米晶和小分子丙三醇的共组装,制备了柔性的湿度响应结构色薄膜(J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 5391-5400)。利用半导体量子点为发光客体,制备了全色可调的圆偏振发光薄膜(J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 13794-13802)。利用上转化纳米颗粒,实现上转化的圆偏振发光系统(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 23512-23519)。利用聚合物封装碳量子点,制备了室温磷光材料检测金属离子(ACS Sustainable Chem. Eng., 2019, 7, 18801-18809.)。基于该团队在生物质光学材料的积累,撰写了生物质炭材料和发光材料的综述(Adv. Mater. 2020, 2000596)。

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