手性是自然界的普遍特征，當非外消旋的手性發(fā)光體系發(fā)射出具有強度差異的左旋和右旋圓偏振光時，被稱為圓偏振發(fā)光（CPL）。近年來，由于CPL在手性納米光電器件、光學傳感器和不對稱合成等領域具有廣泛的應用前景，CPL活性材料獲得學界廣泛關注，成為光化學和光功能材料領域新的研究熱點。

在國家自然科學基金委和中國科學院的支持下，中科院化學研究所光化學院重點實驗室研究員鐘羽武課題組近期設計、合成了具有手性異腈基團的金屬有機鉑配合物(R)-Pt（圖1）。在混合溶劑或高濃度組裝條件下，該化合物可以分別發(fā)生協(xié)同（cooperative）或等鍵（isodesmic）組裝，得到具有左旋黃色發(fā)光飄帶和右旋紅色發(fā)光纖維狀納米結構，并且同時具有高效發(fā)光（Φ > 20%）和高不對稱因子（glum> 0.02）的性質。圓偏振發(fā)射光譜和SEM、TEM、AFM等顯微圖像表明，該分子體系在不同組裝條件下能夠發(fā)生手性反轉。機理研究表明，在混合溶劑條件下，分子傾向于發(fā)生頭尾反平行堆積，經過異腈基團的手性誘導作用，得到具有較大尺寸的左旋CPL黃色發(fā)光飄帶。相反，在高濃度條件下，分子更有利于酰胺氫鍵參與的π-π平行堆積，經等鍵組裝后，得到尺寸相對較小的右旋CPL紅色發(fā)光纖維。該研究為手性功能分子的多態(tài)組裝以及高效圓偏振發(fā)光納米結構的制備提供了重要參考。相關研究成果以封面論文形式發(fā)表在Sci. China Chem.上。

目前，研究人員已構建出多種CPL活性有機納米軟物質組裝體，但CPL活性的微/納分子晶體較少被開發(fā)，成為不利于手性有機納米光子學發(fā)展的難題。近期，該團隊通過含吡啶的非手性有機分子與手性樟腦磺酸的原位反應，實現了高性能CPL活性微納分子晶體的制備，合成了具有不同取代基的苯基吡啶二聚體有機分子1-7；利用吡啶基團與手性樟腦磺酸的質子化反應，原位制備具有均勻規(guī)整形貌的圓偏振發(fā)光微納片狀晶體（圖2）。通過氫鍵誘導的手性磺酸根陰離子與質子化吡啶鎓鹽之間的高效手性轉移，實現了從深藍色到紅色的全色圓偏振發(fā)光，發(fā)光不對稱因子glum為10-2數量級，熒光量子效率ΦFL高達80%。研究人員進一步通過分子長度和溶解性相似的藍色（2）和黃色（6）發(fā)色團與手性樟腦磺酸的原位三元組裝，構筑了高效光捕獲能量轉移體系，實現了ΦFL為46%、glum為0.025、CIE坐標為（0.30，0.33）的白色圓偏振發(fā)光微納分子晶體的制備，為手性光電探測、光波導和有機微納激光等手性納米光子學的應用奠定了重要材料基礎。相關研究成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

圖1.金屬鉑配合物的手性反轉組裝和圓偏振發(fā)光

圖2.全色與白色圓偏振發(fā)光有機微納晶體的制備