东北林大刘守新教授团队 Angew： 探索纤维素纳米晶手性薄膜的圆偏振能力用于光调控超分子聚合物的手性螺旋

圆偏振光 (CPL) 对不对称光化学十分重要，因为它可以将光的手性信息传递给产物。过去，研究人员普遍利用物理方法来实现CPL在不对称光化学领域的应用。具体而言，CPL是通过线偏振片和四分之一波片（λ/4片）的组合来产生的。然而，物理方法光路搭建不便，滤光过程中的能量损失限制了其应用。实现 CPL 的另一条路径是构筑圆偏振发光材料，从手性发光材料中实现 CPL。然而，由于较低的不对称因子（g_lum）和复杂的技术路线，将圆偏振光学材料应用于不对称光化学体系中的报道很少。

近日，东北林业大学材料学院的刘守新教授、李伟教授与化资学院的杨光副教授合作，利用纤维素纳米晶（CNCs）的自组装得到手性的CNC薄膜，将CNC膜的透射（T-）CPL应用在偶氮苯超分子聚合物的手性光诱导上。经退火处理后，无定形态的偶氮苯聚合物转变为液晶态，T-CPL辐照后产生明显放大的手性光学信号和不对称因子。此外，通过将碳点共组装到 CNC 薄膜中，实现了高g_lum值的 CPL 发射，成功应用于偶氮苯超分子聚合物的手性光诱导和光调制。 

图1. CPL 的产生和 CPL 诱导偶氮超分子聚合物产生手性螺旋的示意图。

T-CPL 可以成功诱导不同分子结构的偶氮苯聚合物产生手性结构，相比而言，T-CPL对具有较长间隔基的偶氮超分子聚合物（PM6Azo）的手性诱导效应更强。这是因为分子链中的长间隔基提升了偶氮苯聚合物链段的运动能力，在T-CPL 的辐照下，具有柔性间隔基的PM6Azo聚合物更容易排列成手性结构。

图2. T-CPL对无定形偶氮超分子聚合物的手性光取向。

通过热退火处理和紫外光照射，可以实现 PM6Azo 薄膜从无定形态到液晶态的可逆转变。T-CPL照射液晶态的PM6Azo聚合物，手性信号明显放大。这归因于偶氮苯液晶聚合物的协同运动，导致CPL诱导超分子聚合物在介观水平的手性放大。

图3. T-CPL对液晶态偶氮超分子聚合物的手性光取向。

在紫外光的照射下，炭点复合薄膜可以产生高g_lum值的CPL发射，诱导偶氮苯液晶聚合物产生手性螺旋结构，验证了CNC圆偏振发光材料对超分子聚合物的手性光调控。

图4. CPL发射对偶氮超分子聚合物的手性光取向。

这项工作从纤维素纳米晶手性光学材料中获取CPL，为CPL在不对称光化学领域的应用提供了新见解，同时为介观尺度的光控手性研究开辟了新的途径。

上述工作以“Exploring the Circular Polarization Capacity from Chiral Cellulose Nanocrystal Films for Photo-controlled Chiral Helix of Supramolecular Polymers” 为题发表在Angewandte Chemie International Edition (Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202117042)上。论文第一作者为东北林业大学博士研究生徐明聪和硕士研究生李光耀，通讯作者为东北林业大学刘守新教授、李伟教授和杨光副教授。该工作受到国家自然科学基金项目和黑龙江省自然科学基金项目的支持。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117042

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