北化郭金宝教授课题组与东大李全院士团队合作Angew：辐照波长控制圆偏振发光状态的螺旋胆甾相超结构

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近年来，具有圆偏振发光（CPL）特性的材料因在3D显示、数据存储、光传感器等领域的巨大应用前景受到广泛的关注。在众多的CPL材料中，具有自组织螺旋超结构的发光胆甾相液晶（CLC）同时具有CPL信号不对称因子（g_lum）放大和外场调控的功能，越来越受到研究者的青睐。近期，已经有一些关于光调控CPL的CLC材料的相关研究，然而在已报道的工作中CPL状态随着辐照光的变化做连续的变化，无法使得CPL停留在某一固定的光稳态。

近日，北京化工大学的郭金宝教授课题组与东南大学的李全院士团队合作，报道了一类利用辐照波长来控制不同圆偏振发光状态的CLC材料。研究中，设计并制备了两个光驱动的氢键组装型手性荧光分子开关，switch 1 和 switch 2。从分子结构来看，这两个分子开关均是由光敏性联萘氰芪结构（氢键受体）和旋向相反的联萘酸（氢键给体）组装制备的，在不同波长的光照下它们都可以发生可逆的Z/E异构化反应。有趣的是，在switch 1 和 switch 2构筑的发光CLC中，两者呈现出完全不同CPL调控性能。其中，在switch 1构筑的CLC体系中，利用不同的辐照波长可以调控CPL到不同的状态。

具体而言，在初始状态，switch 1可以诱导CLC形成右手手性，从而在光谱中显示出左手手性的CPL信号（g_lum=+0.173）；在365 nm波长的光照射到达光稳态后（PSS₃₆₅），CLC形成了无手性的向列相液晶状态，因此没有CPL信号（g_lum=0）；而在450 nm波长的光照后（PSS₄₅₀），CLC转变为左手手性，相应的显示出右手手性的CPL（g_lum=-0.074）。与之形成鲜明对比的是，初始状态switch 2可以诱导右手手性的CLC，光谱中显示出左手手性的CPL信号（g_lum=+0.231）。但是分别在365 nm和450 nm波长的光照射后，CLC的手性方向并没有发生变化，因此CPL信号的手性也无变化。以上观察归因于在氢键型手性分子开关switch 1 和 switch 2中，给体和受体基元旋向相反，在不同光源照射下，由于受体的异构化程度不同，导致给受体手性抵消的程度不同，从而呈现不同的手性状态。

根据这种新型光响应发光CLC材料的特性，可以将其应用于光存储技术。例如，在文中展示性的例子中，可以通过蓝光（450 nm）和紫外光（365 nm）的选择，掩膜曝光下得到8个明暗不同的点，每8个二进制代码可以组合输出一个字母，从而得到不同的二进制编码信息。另外，还演示了CLC液晶盒上的字母“CPL”可以通过365 nm和450 nm光源交替照射来做到写入和擦除。这些应用都展示了这种新型光响应CPL材料在光存储领域的潜在应用，为新一代光存储技术提供了一种新的策略。

文章的第一作者是北京化工大学的博士生何燕荣和东南大学青年教师张曙博士。通讯作者是郭金宝教授和李全院士。

论文信息：

Irradiation-Wavelength Directing Circularly Polarized Luminescence in Self-Organized Helical Superstructures Enabled by Hydrogen-Bonded Chiral Fluorescent Molecular Switches

Yanrong He,Dr. Shu Zhang,Dr. Hari Krishna Bisoyi,Jinghui Qiao,Hong Chen,JingJing Gao,Prof. Jinbao Guo,Prof. Quan Li

https://doi.org/10.1002/anie.202111344

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