郑州大学臧双全教授团队Adv. Mater.：对映体MOF诱导的圆偏振发光

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圆偏振发光（CPL）材料由于在3D显示、光电器件、非线性光学、自旋电子器件、光学传感器、光信息存储、激光、开关、液晶显示面板等方面的潜在应用而成为手性发光材料领域的研究热点。其中，CPL开关因其在先进信息技术中的应用而备受关注。这些材料在暴露于各种外部刺激后，如光照射、化学品、pH值变化、氧化还原反应、温度、薄膜倾斜、机械力等等，在两种状态之间会发生可逆变化，从而实现了对不同CPL发射状态的原位调控，减少了重复的自下而上的合成，避免了资源的浪费。然而，设计和制造固态的以及多响应的CPL开关仍然具有挑战性。
针对上述难点，早在2020年，郑州大学化学学院臧双全教授（http://www5.zzu.edu.cn/hxxy/info/1146/3177.htm）晶态分子功能材料创新团队通过手性MOF限域非手性有机染料分子实现了非手性分子到手性的诱导，从而使聚集诱导猝灭染料分子实现固态条件下可定制以及白色的CPL（10.1002/adma.202002914）。在此制备固态CPL材料的基础上，我们考虑到易受刺激而发光响应变化的客体钙钛矿纳米晶可能是实现固态多响应CPL开关的关键。
近日，我们选择并利用红光发射的手性Eu-MOFs来限域钙钛矿纳米晶，然后制备了多重响应的固态CPL开关，即(P)-(+)/(M)-(-)-EuMOFÉMAPbX₃（MA = CH₃NH₃⁺，X = Cl^-, Br^-, I^-）的对映体。在(P)-(+)/(M)-(-)-EuMOFÉMAPbBr₃对映体中，非手性绿色发光的钙钛矿纳米晶（MAPbBr₃）保持了其固有优异的发光性能，并通过主客体配位键（Pb-O和Eu-Br）继承了主体手性Eu-MOFs的手性。其中，同步辐射的X射线吸收光谱证明了主客体配位键。此外，该对映体拥有双CPL发射中心，它们对激发波长和温度有不同的响应。同时，利用MAPbBr₃纳米晶对水的响应性，我们不仅开发了可逆的多响应固态CPL开关，还系统地研究了多重信息编码、加密和解密应用，并成功地建立了一种新型的手性集成组合逻辑门。
 
图1. 手性稀土MOF和手性稀土MOF-钙钛矿纳米晶复合材料的合成路线以及CPL示意图。
 
图2. 手性稀土MOF-钙钛矿纳米晶复合材料的形貌及结构表征。 
图3. 手性稀土MOF-钙钛矿纳米晶复合材料的光学谱图以及荧光开关表征。 
图4. 圆偏振发光开关以及诱导钙钛矿纳米晶产生CPL的可能机理。 
图5. 该复合材料的信息编码-加密-解密应用以及新型的手性集成组合逻辑门应用。 该研究成果以“Multiple Responsive CPL Switches in an Enantiomeric Pair of Perovskite Confined in Lanthanide MOFs”为题于近期发表在Advanced Materials杂志上（DOI: 10.1002/adma.202109496）。这项工作为具有CPL活性材料的开发和制备提供了通用的方法，并为基于手性光学材料的先进设备应用提供了未来方向，相关技术已经申请国家发明专利。
论文第一作者为郑州大学化学学院的张冲博士研究生，通讯作者为郑州大学化学学院的臧双全教授和河南理工大学化学化工学院的董喜燕副教授。该研究工作得到了国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目，国家自然科学基金杰出青年基金项目，河南省教育厅创新团队项目基金的资助。 

作者简介

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臧双全，男，国家杰出青年基金获得者，科睿唯安2021年度全球“高被引科学家”, 英国皇家化学学会会士，享受国务院政府特殊津贴，中国化学会首批高级会员(2020年)，第十批河南省优秀专家，宝钢优秀教师，河南省特聘教授，获河南省自然科学一等奖1项。现任郑州大学化学学院院长，绿色催化中心主任。担任中国化学会分子聚集发光专业委员会副主任委员、中国化学会分子筛专业委员会委员，中国化学会晶体化学专业委员会委员，中国感光学会光化学与光生物专业委员会，河南省化学学会第十一届理事会副理事长，Wiley期刊《Aggregate》Associate Editor，ACS期刊《Crystal Growth & Design》Topic Editor（2020-2021），《无机化学学报》编委、《中国化学》和《结构化学》青年编委。主要研究方向是金属簇化学和金属有机框架材料。主持包括重大研究计划重点支持项目、国家杰出青年基金项目、面上项目等多项国家级和省部级重要科研项目。在Chem. Soc. Rev.(3), Nat. Chem., Sci. Adv., Nat. Commun., Natl. Sci. Rev., J. Am. Chem. Soc(11), Angew. Chem. Int. Ed.(14), Adv. Mater.(5), Adv. Sci.(5)等权威化学类期刊发表SCI论文200余篇。代表性论文被国际著名刊物Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等引用13000余次, H-index = 62。
  课题组连接：https://www.x-mol.com/university/faculty/14698http://www5.zzu.edu.cn/hxxy/info/1146/3177.htm

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109496

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