手性光学材料能够对左、右旋圆偏振光产生差异化响应，在3D显示、信息加密、圆偏振光探测、手性识别与不对称催化等领域具有重要应用前景。传统圆二色性（CD）材料的调控维度主要集中在信号强度、响应波长和手性正负等方面。近年来，具有入射光方向依赖性的非互易性手性光学响应的材料受到广泛关注：当光从薄膜正向和反向传播时，材料表现出强度、左右旋性不同的CD信号。该类手性光学材料为光学信息编码与安全防伪等领域的应用提供了新的自由度。然而，现有方向依赖手性光学体系多依赖掺杂手性小分子或聚合物的各向异性薄膜，通常CD信号较弱，且响应波段多局限于紫外-可见区域，缺乏动态可调控性。如何构筑覆盖宽响应波段、具有强手性光学响应、并可实现动态调控的方向依赖手性光学薄膜，仍是手性光学材料领域的重要挑战。

  近期，上海科技大学物质科学与技术学院叶春洪团队将金纳米球（AuNSs）在弹性高分子薄膜表面构筑为大面积、高度有序的线形组装结构，并进一步在机械拉伸诱导高分子薄膜表面产生百纳米尺度的取向褶皱，使二维直线排列的AuNSs组装体转变为三维扭曲的“S”型手性结构。该薄膜在正向和反向光传播条件下表现出显著不同的CD响应：正向测试时，CD信号主要来源于AuNSs组装体的结构手性；反向测试时，等离子体纳米颗粒组装体的线二色性（LD）、高分子薄膜的力学诱导线双折射（LB）产生较强的CD信号，薄膜表现出手性信号反转，并且CD强度显著增强，从约-0.8 degree提升至10.8 degree以上，对应g-factor超过1。

  2026年7月22日，相关工作以“Direction-dependent Plasmonic Chiroptical Response with High Asymmetry and Dynamic Tunability”发表于Advanced Materials（Adv. Mater. 2026, e74156）。上海科技大学2024届博士研究生贺义升、2026届硕士研究生朱政桦为论文共同第一作者，叶春洪长聘副教授和孟晓副研究员为共同通讯作者。上海科技大学为第一完成单位。

图1.基于等离子体纳米颗粒线形组装与弹性聚合物薄膜褶皱耦合的方向依赖手性光学

  研究团队首先利用毛细辅助模板组装方法，在高分子弹性基底上构筑平行排列的AuNSs线性组装结构。当对薄膜施加机械拉伸时，表面形成周期为数百纳米级的单向褶皱。AuNSs线形组装体随褶皱发生空间弯曲和扭转，由二维直线链转变为三维“S”型手性结构，从而产生本征等离子体CD响应。在正向光传播模式下，即光首先经过AuNSs组装体、随后进入高分子薄膜，获得手性结构的本征CD信号；而当光传播方向反转，即光首先经过被拉伸的高分子薄膜、随后到达AuNSs线形组装体时，被拉伸的薄膜具有拉伸诱导的线性双折射性质（linear birefringence, LB），对入射圆偏振光引入相位延迟；随后，具有线二色性(linear dichroism, LD)的AuNSs线性组装体对不同线偏振分量产生差异化吸收。二者结合使左、右旋圆偏振光的透过强度发生显著差异，从而产生强烈的方向依赖CD信号。由于该LD/LB耦合贡献远大于单纯结构手性贡献，反向测试时不仅CD强度大幅增强，而且信号手性发生反转。

图2. 方向依赖手性光学信号的动态调控

  研究进一步表明该光传播方向依赖手性光学响应可以通过机械拉伸的方向和应变，实现多维度、可逆调控。随着拉伸应变从10%增加到40%，AuNSs组装体的“S”型扭曲幅度增大，其结构手性增强，正向CD信号随之增强；同时，高分子薄膜的相位延迟随应变增加而增大。同时，拉伸方向改变，“S”形扭曲度改变，LB/LD的相对角度改变，诱导正方向的CD响应相应改变。且该过程在多次拉伸/释放循环中表现出良好可逆性，释放后褶皱消失，AuNSs组装体恢复二维直线排列，CD信号随之关闭；再次拉伸后，手性结构和CD信号可重新恢复。

  基于该特性，研究团队进一步设计了顺序双向拉伸策略，实现了手性光学信号的多自由度的动态编程。将薄膜分别沿x方向和y方向施加机械应变，可以连续调控褶皱方向、AuNSs手性构型以及薄膜的双折射轴方向。当两个方向的应变相等时，表面褶皱被抵消，薄膜相位延迟趋近于零，CD信号消失；当另一方向应变占主导时，褶皱方向重新取向，AuNSs组装体转变为相反手性的“S”型结构，正向和反向CD信号均发生可逆翻转。这种二维应变调控与正、反向光传播模式相结合，使该薄膜具有多个独立的光学状态，为可编程手性光学器件提供了新的设计思路。利用上述方向依赖和力学可调控特性，作者基于该等离子手性光学薄膜实现了多通道、动态信息加密，以及光学逻辑功能，展示了其在柔性光学信息处理和可重构光子器件中的潜在应用。

  该工作提出了一种构筑方向依赖等离子体手性光学薄膜的新策略：通过弹性高分子薄膜的力学褶皱诱导等离子体纳米颗粒组装体形成三维手性结构，同时利用高分子基底的应变诱导双折射与纳米颗粒组装体的线二色性耦合，实现强CD信号、手性反转和动态可动态调控。该体系具有柔性、可逆、响应强、覆盖可见到近红外波段等特点，在圆偏振光调控、光学防伪、信息加密、柔性光子器件和智能高分子光学材料等领域具有广阔应用前景。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74156

  上海科技大学叶春洪课题组欢迎热爱科研、对课题组研究方向感兴趣的优秀学子申请攻读博士学位，专业背景包括但不限于化学、材料科学、高分子科学与工程、应用光学，生物工程等相关领域。