聚合物液晶相结构与构象工程实现高效可调圆偏振发光

为解决聚合物基圆偏振发光(CPL)材料发光不对称因子(glum)低、量子产率(QY)不足及光物理性质难以调控等问题，研究人员通过精确调控共聚物中液晶相结构和生色团构象，成功制备出glum高达0.41（薄膜）和-1.12（厚膜）、QY可调的高性能CPL材料。该研究为多功能光学器件开发提供了新思路。

　　

在显示技术、生物传感和防伪等领域，圆偏振发光(CPL)材料因其独特的光学特性备受关注。然而，现有聚合物基CPL材料普遍面临三大瓶颈：发光不对称因子(g_lum)多局限在10^-4-10^-2范围，固态量子产率(QY)受聚集猝灭(ACQ)效应制约，且光学性质难以精准调控。传统策略往往只能单一改善某项性能，如何通过分子设计同时突破这些限制，成为该领域的关键科学问题。

安徽大学的研究团队创新性地提出"液晶相结构-分子构象"协同调控策略，通过自由基共聚将含手性胆固醇介晶的单体(M6Chol)与氰基二苯乙烯发光介晶单体(M6PVPCN)结合，制备出系列共聚物PCN-n。该成果发表在《European Polymer Journal》上，首次实现了g_lum值、QY和发光颜色的三重精准调控。

研究采用自由基共聚法构建聚合物体系，通过核磁共振验证结构；利用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)分析液晶相行为；采用圆二色光谱(CD)和CPL光谱表征光学活性；结合X射线衍射(XRD)解析微观结构；通过荧光光谱测定QY和发射波长。

液晶相结构调控
随着氰基二苯乙烯含量增加，共聚物依次形成TGBA相、TGBA-SmC共存相和SmC相。这种相变导致分子排列方式改变，PCN-37在薄膜中g_lum达到0.41，厚膜中因选择性反射效应使g_lum增强至-1.12并发生信号反转。

构象工程与发光调控
通过调节共聚物组成，有效控制氰基二苯乙烯的平面化程度：含量增加使分子构象从扭曲态向平面态转变，发射光从蓝光逐渐红移至春绿色，QY同步变化。这种构象-光学性能的定量关系为颜色可调CPL材料设计提供了新范式。

结论与意义
该研究通过分子工程精确控制液晶相结构和生色团构象，首次在单一聚合物体系中实现g_lum>0.4、QY可调、发射颜色可控的CPL性能集成。Zhu Manzhou团队提出的"组成-结构-性能"调控模型，不仅为多功能CPL材料设计提供了普适性策略，更推动了手性光子学材料向实际应用迈进。特别是厚膜中g_lum符号反转现象的发现，为开发新型光学开关器件奠定了理论基础。