南京大学成义祥和全一武合作成果：光驱动二向色分子在胆甾相液晶介质中的CPL行为研究

刺激响应型圆偏振发光材料（CPL）在安全加密、智能显示以及信息存储等领域的潜在应用而受到广泛的关注。由于胆甾相液晶（CLCs）具有高度有序的螺旋结构，非手性染料通过超分子手性共组装，在CLCs介质中可发射强CPL信号，但基于非手性二向色分子调控CPL液晶材料研究体系还很少。

近日，南京大学化学化工学院成义祥教授和全一武教授合作，在紫外（365 nm）和可见光（460 nm）互换光照下，光敏型非手性二向色分子中烯氰官能团可发生Z/E构型（图1a）的互变异构化，导致二向色分子在CLCs介质中有序度（S_F）值发生变化, 实现了光驱动可循环的CPL响应行为（图1），并应用于安全加密信息存储器件。

图1. （a）Z-Switch和E-Switch的化学结构。（b）R/S-811手性掺杂剂的化学结构。（c）NLCs-Z-Switch经过365 nm紫外光照后转变为NLCs-E-Switch以及和460 nm可见光照可逆循环NLCs-Z-Switch的示意图。（d）CLCs-Z-Switch原理图。(e) 365 nm和460 nm光照后从CLCs-Z-Switch到CLCs-E-Switch组装示意图。

该项工作中，以光敏α-氰基苯乙烯的衍生物为非手性二向色分子开关（Switch），365 nm紫外光照后，Z-Switch转变为E-Switch的构型变化, 其S_F值从0.15降低到0.07，导致二向色分子在CLCs介质中的螺旋取向排列有序度下降, 并且CLCs-Switch的CPL信号从强（g_lum = +0.55/-0.57）变为弱（g_lum = +0.37/-0.39）（图2）。460 nm光照下，CPL信号完全恢复现象。此外, E-Switch的荧光强度表现明显增强, 其荧光量子产率Ф_FL值也从8.1 %增加至16.8 %，证实了Z-to-E光异构化过程。

图2. （a）CLCs-Switch的手性特性及其信息存储应用。（a）CD光谱，（b）CPL光谱，（c）使用具有不同CPL行为的CLCs-Switch的信息存储器件演示。

根据CPL响应强度差异, 利用二向色分子光敏响应属性，此研究工作还将Z-to-E光异构化的CPL液晶材料用于构建荧光强度信息存储器件（图2c）。仅经过10分钟的365 nm紫外灯照射下, 可肉眼直接观察到“L”的荧光明显增强, 而未经照射的“CP”荧光弱。如果使用紫外光照“ON-OFF” CPL分析工具进行分析，“L”发出弱CPL信号，“CP”字母可以通过强CPL发射识别。该研究表明，紫外光照下，光敏型非手性二向色分子可改变其有序度，CLCs-Switch模式为信息存储器件提供了新的策略。

相关成果近期在线发表于Science China Chemistry。博士研究生陈一涵和博士李扬为文章的共同第一作者，成义祥教授和全一武教授为通讯作者。详细内容见：Yihan Chen, Yang Li, Hang Li, Lulu Li, Yiwu Quan, Yixiang Cheng. Controllable CPL Response Driven by Achiral UV-Photosensitive Dichroic Dye through Cholesteric Liquid Crystals. Sci. China. Chem., 2023, https://doi.org/10.1007/s11426-023-1846-0。

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