缺陷嵌入的手性向列相结构由于其对光具有特殊的操控能力，在光电材料领域有着至关重要的作用。中国吉林大学的徐雁教授和英国布里斯托大学的Stephen Mann教授课题组合作，基于晶态纳米纤维素（CNC）自组装与动力学捕获协同策略，在左旋手性向列结构中原位嵌入具有半波延迟作用的向列相，实现圆偏振光的手性反转。这种嵌入半波延迟层的CNC膜具有反射双圆偏振光和发射双圆偏振荧光的能力（图1）。该工作进一步拓展了圆偏振光材料在高级光学防伪、加密方面的应用。

图1

  晶态纳米纤维素（CNC）提取于天然纤维素（如木本、非木本纤维素等），是一种可再生的天然高分子纳米材料。CNC具有溶致型液晶性质，通过蒸发诱导自组装形成左旋手性向列结构。徐雁教授课题组在揭示了CNC左旋手性向列结构单反射左旋圆偏振光/单发射右旋圆偏振荧光的本征能力后（Adv. Mater. 2018, 30(13), 1705948），近日，基于CNC自组装与动力学捕获协同策略，原位捕获介稳态向列相嵌入左旋手性向列相结构中。这些向列相结构具有半波延迟能力，实现圆偏振光的手性反转，得到了具有双圆偏振反射、双圆偏振荧光发射的CNC膜材料。

  通过改变CNC初始浓度及组装温度，可有效调控自发插入的向列相缺陷结构比例，调控其半波延迟能力，从而获得左右圆偏振图案不同及总反射率高达68 %的CNC膜 （图2）；通过对CNC悬浮液进行相分离处理，获得了正反面圆偏振光学性质相反的CNC膜。

图2

  基于该CNC膜丰富的圆偏振光学性质，作者进一步展示了它在光学防伪图标方面的应用潜力。如手机屏幕的关闭和亮屏状态下表现出13种不同的光学图案；与二维码贴合，赋予其丰富的光学图案信息，实现高级光学防伪（图3）。

图3

  综上所述，自组装与动力学捕获协同策略使得双圆偏振光反射/双圆偏振荧光发射CNC膜的自发构筑成为可能。左右圆偏振光/荧光比例可调， 进一步拓展了CNC膜的本征圆偏振能力以及CNC膜在高级光学防伪标签领域的巨大应用潜力。该工作为开发高效易量产圆偏振光材料提供了一条切实可行的路线及可持续材料选择。

  近期，上述研究成果在中国化学学会、国际学术期刊CCS Chemistry 上发表（DOI: 10.31635/ccschem.020.202000248）。该论文第一作者为吉林大学化学学院的博士研究生陶佳伟，通讯作者为吉林大学的徐雁教授与英国布里斯托大学的Stephen Mann教授。

  论文链接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.020.202000248

  徐雁教授主页：

  https://www.x-mol.com/groups/yanxu-JLU

  http://synlab.jlu.edu.cn/2013/11/1872.html

  Stephen Mann教授主页：

  http://www.stephenmann.co.uk/