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  圓偏振光 (CPL) 對(duì)不對(duì)稱光化學(xué)十分重要，因?yàn)樗梢詫⒐獾氖中孕畔鬟f給產(chǎn)物。過(guò)去，研究人員普遍利用物理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)CPL在不對(duì)稱光化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。具體而言，CPL是通過(guò)線偏振片和四分之一波片（λ/4片）的組合來(lái)產(chǎn)生的。然而，物理方法光路搭建不便，濾光過(guò)程中的能量損失限制了其應(yīng)用。實(shí)現(xiàn) CPL 的另一條路徑是構(gòu)筑圓偏振發(fā)光材料，從手性發(fā)光材料中實(shí)現(xiàn) CPL。然而，由于較低的不對(duì)稱因子（g_lum）和復(fù)雜的技術(shù)路線，將圓偏振光學(xué)材料應(yīng)用于不對(duì)稱光化學(xué)體系中的報(bào)道很少。

  近日，東北林業(yè)大學(xué)材料學(xué)院的劉守新教授、李偉教授與化資學(xué)院的楊光副教授合作，利用纖維素納米晶（CNCs）的自組裝得到手性的CNC薄膜，將CNC膜的透射（T-）CPL應(yīng)用在偶氮苯超分子聚合物的手性光誘導(dǎo)上。經(jīng)退火處理后，無(wú)定形態(tài)的偶氮苯聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài)，T-CPL輻照后產(chǎn)生明顯放大的手性光學(xué)信號(hào)和不對(duì)稱因子。此外，通過(guò)將碳點(diǎn)共組裝到 CNC 薄膜中，實(shí)現(xiàn)了高g_lum值的 CPL 發(fā)射，成功應(yīng)用于偶氮苯超分子聚合物的手性光誘導(dǎo)和光調(diào)制。 

 

圖1. CPL 的產(chǎn)生和 CPL 誘導(dǎo)偶氮超分子聚合物產(chǎn)生手性螺旋的示意圖。

 

  T-CPL 可以成功誘導(dǎo)不同分子結(jié)構(gòu)的偶氮苯聚合物產(chǎn)生手性結(jié)構(gòu)，相比而言，T-CPL對(duì)具有較長(zhǎng)間隔基的偶氮超分子聚合物（PM6Azo）的手性誘導(dǎo)效應(yīng)更強(qiáng)。這是因?yàn)榉肿渔溨械拈L(zhǎng)間隔基提升了偶氮苯聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)能力，在T-CPL 的輻照下，具有柔性間隔基的PM6Azo聚合物更容易排列成手性結(jié)構(gòu)。

 

圖2. T-CPL對(duì)無(wú)定形偶氮超分子聚合物的手性光取向。

 

  通過(guò)熱退火處理和紫外光照射，可以實(shí)現(xiàn) PM6Azo 薄膜從無(wú)定形態(tài)到液晶態(tài)的可逆轉(zhuǎn)變。T-CPL照射液晶態(tài)的PM6Azo聚合物，手性信號(hào)明顯放大。這歸因于偶氮苯液晶聚合物的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致CPL誘導(dǎo)超分子聚合物在介觀水平的手性放大。

 

圖3. T-CPL對(duì)液晶態(tài)偶氮超分子聚合物的手性光取向。

 

  在紫外光的照射下，炭點(diǎn)復(fù)合薄膜可以產(chǎn)生高g_lum值的CPL發(fā)射，誘導(dǎo)偶氮苯液晶聚合物產(chǎn)生手性螺旋結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了CNC圓偏振發(fā)光材料對(duì)超分子聚合物的手性光調(diào)控。

 

圖4. CPL發(fā)射對(duì)偶氮超分子聚合物的手性光取向。

 

  這項(xiàng)工作從纖維素納米晶手性光學(xué)材料中獲取CPL，為CPL在不對(duì)稱光化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新見(jiàn)解，同時(shí)為介觀尺度的光控手性研究開(kāi)辟了新的途徑。

 

  上述工作以“Exploring the Circular Polarization Capacity from Chiral Cellulose Nanocrystal Films for Photo-controlled Chiral Helix of Supramolecular Polymers” 為題發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition (Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202117042)上。論文第一作者為東北林業(yè)大學(xué)博士研究生徐明聰和碩士研究生李光耀，通訊作者為東北林業(yè)大學(xué)劉守新教授、李偉教授和楊光副教授。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。

 

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117042