圆偏振发光(CPL)材料由于其独特的手性光学性质,在3D显示、信息加密及存储、光电器件等领域具有广阔的应用前景,是当今研究热点之一。手性和荧光是制备CPL材料的两个关键因素,但由于同时具有手性和荧光性质的单体种类少,因此利用非手性发光模块构建高发光不对称因子(glum)的CPL是此领域的研究重点及难点。能量传递是使非手性发光模块(荧光受体)实现CPL的一个重要策略。在非液晶体系中,通过能量传递策略实现受体的CPL包含两个过程:手性传递和能量传递。受体首先经过手性传递具备手性,进而依靠能量传递实现荧光发射,最终实现CPL。在一个体系中要同时满足这两个条件目前仍是一项巨大的挑战,这可能阻碍了非液晶体系制备CPL材料的进一步发展。因此,探究仅仅依靠能量传递过程能否实现受体的CPL对基础研究和实际应用都具有重要的意义。
图1 两种圆偏振荧光能量传递途径制备CPL
图2 双层膜(b-e)和复合膜(g-h)的CD谱图
为研究双层膜和混合膜的CPL产生机理,对两种膜体系的CPL信号进行汇总,结果如表1。前面提到,无论是双层膜还是混合膜材料体系,都不存在手性传递,因此,CPL的产生机理排除手性传递。通过表格1发现,混合膜的CPL方向和双层膜的mode 1的CPL产生机理应该一致,和双层膜的mode 2不同。在mode 1中,光源先穿过供体的手性荧光膜从而供体产生圆偏振光,然后此圆偏振光激发受体形成CPL。由于此时的双层膜中的手性荧光膜(供体)和非手性荧光膜(受体)具有空间的隔离效应,因此CPL产生机理是受体通过RET过程吸收供体的圆偏振荧光的能量从而发射和供体相同旋向的CPL;在混合膜中同理,其CPL产生机理是受体通过FRET过程吸收供体的圆偏振荧光能量而发射和供体相同旋向的CPL。而双层膜的mode 2,其CPL产生机理是手性聚炔对受体的荧光的选择性吸收和透射作用。
注:R代表右旋圆偏振光,L代表左旋圆偏振光。
原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c03322
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