作为目前的研究热点，聚合物基圆偏振室温磷光材料在电子器件、生物成像、防伪加密等领域具有广阔的应用前景。然而，由于聚合物体系手性传递效率低以及手性环境调控能力有限，如何有效实现其高效圆偏振室温磷光并实现手性性能的简易调控仍具有较大难度。

  近期，香港中文大学（深圳）唐本忠团队在圆偏振室温磷光材料研究领域取得重要突破，发展了一种基于均聚多肽自组装及聚乙烯醇基质调控的超分子策略，实现了圆偏振室温磷光的手性反转与显著放大。

  2026年2月18日，相关研究成果以“Poly(vinyl alcohol) induced chirality inversion and amplification of circularly polarized room-temperature phosphorescence in homopolypeptide aggregates”为题，发表于国际顶级学术期刊《Nature Communications》上。该论文的第一作者为香港科技大学博士后江金辉博士，共同第一作者包括深圳大学的硕士研究生潘镱文和香港浸会大学的博士研究生赵静怡。通讯作者为深圳大学熊玉副教授、香港科技大学林荣业教授、香港浸会大学韩伟教授以及香港中文大学（深圳）唐本忠教授。

  圆偏振室温磷光材料因其在3D显示、信息加密、生物成像和光电器件等前沿领域的广阔应用前景而备受关注。然而，由于手性传递效率低下以及手性环境精准调控能力的不足，如何实现高效且可控的有机圆偏振室温磷光仍然是该领域面临的重大挑战。针对这一难题，研究团队巧妙地结合了手性均聚多肽的自组装特性与非手性磷光端基的发光性能，并引入聚乙烯醇基质进行协同调控，成功构建了性能可调的圆偏振室温磷光体系（图1）。

图1. 基于均聚多肽自组装及聚乙烯醇的超分子体系圆偏振室温磷光

  研究团队首先通过精准的分子设计，合成了分别以L型和D型谷氨酸为骨架、末端修饰非手性溴代萘酰亚胺磷光发色团的手性均聚多肽BrNI-PLGA和BrNI-PDGA。随后，采用溶剂交换法，将溶解于DMF中的均聚多肽置于透析袋中，通过缓慢置换溶剂诱导其自组装形成水相分散液，并进一步通过冷冻干燥技术制备了均聚多肽囊泡粉末。在紫外灯照射下，这些囊泡粉末展现出明亮的橙红色磷光发射（图2a-b）。扫描电子显微镜和共聚焦激光扫描显微镜的图像清晰揭示了其规整的空心囊泡结构，为后续的手性传递和发光调控提供了结构基础。荧光光谱和圆偏振发光光谱的测试结果表明，该囊泡体系表现出典型的室温磷光特征，其磷光寿命约为3毫秒，同时展现出圆偏振发光性质，尽管其发光不对称因子处于10^-4数量级，相对较弱（图2c-f），这初步证实了手性均聚多肽骨架能够将自身手性传递给非手性的磷光端基，诱导其产生圆偏振发光。

  一个引人注目的发现是，当将这些均聚多肽囊泡粉末分散于商业化的聚乙烯醇水溶液中，并通过溶液滴铸法构筑成共混薄膜时，体系的圆偏振室温磷光性能发生了颠覆性的变化。在聚乙烯醇基质的辅助下，囊泡的组装结构经历了显著的肽链重组过程，这一微观结构的演变不仅导致了圆偏振室温磷光信号的手性反转，而且实现了信号强度的显著放大。具体而言，共混薄膜的室温磷光寿命延长至近6毫秒，而发光不对称因子更是惊人地提升了两个数量级，达到了10-2量级（图2g-l）。这种由基质诱导的手性翻转与放大效应，为调控超分子手性光学性质提供了全新的思路。

图2. 均聚多肽囊泡及与聚乙烯醇共混薄膜的结构及光物理性质

  为了验证该策略的普适性，研究团队将均聚多肽末端的磷光发色团替换为另一种具有不同发射波长的磷光基团，并采用完全相同的制备方法成功构建了新的均聚多肽囊泡及其与聚乙烯醇的共混薄膜（图3a）。实验结果与此前体系高度一致：原始的均聚多肽囊泡仅表现出微弱的圆偏振室温磷光信号，而在引入聚乙烯醇基质后，共混薄膜体系同样出现了明显的手性反转与信号放大现象（图3b-g）。这一系列结果有力地证明了该基于均聚多肽自组装与聚乙烯醇基质调控的策略具有广泛的适用性和可扩展性。

图3. 基于均聚多肽与聚乙烯醇超分子圆偏振室温磷光策略的普适性

  深入的实验研究与理论计算共同揭示了这一现象背后的微观机制。研究表明，在均聚多肽囊泡结构中，肽链自身的二级结构通过氢键相互作用网络，将其手性有效传递给末端的非手性磷光基团，诱导其产生初始的圆偏振发光。而在共混薄膜体系中，聚乙烯醇基质扮演了更为关键的角色。聚乙烯醇分子链能够与均聚多肽链形成新的、更强的氢键相互作用，这种相互作用不仅促进了囊泡结构的解离与肽链的重排，更重要的是，它改变了肽链的堆积模式和手性环境，从而对手性传递路径进行了重构。这种基质辅助的手性环境重建，最终导致了圆偏振发光信号的手性反转与强度的显著放大。因此，无论是对肽链自身手性结构的调控，还是引入外源性聚合物基质参与手性环境的构建，其核心都是基于聚合物链间氢键相互作用的动态调控，从而实现对超分子手性结构和功能的精确操控（图4-5）。

  基于这种灵活可控的策略，研究团队进一步展示了其在多色圆偏振余辉材料方面的应用潜力。通过简单地改变均聚多肽末端磷光基团的种类，即可实现从蓝光到红光的可调谐圆偏振室温磷光发射。所制备的一系列多色余辉薄膜不仅展现出明亮的磷光，其室温磷光寿命最长可达1.347秒，发光不对称因子最高可达0.031，综合性能优异（图6）。这一成果为开发新型高性能圆偏振发光材料提供了切实可行的新途径。

图4. 圆偏振室温磷光机制探索

图5. 分子动力学模拟结果

图6. 多色圆偏振室温余辉薄膜

  该工作不仅通过均聚多肽自组装策略，为构建具有可调谐圆偏振发光性能的室温磷光材料建立了一个通用且高效的研究平台，更重要的是，它深刻揭示了非手性聚合物基质在超分子手性调控中的关键作用，为深入理解手性传递、反转与放大的内在机理提供了宝贵的实验依据和理论指导。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-69707-3