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  缺陷嵌入的手性向列相結(jié)構(gòu)由于其對(duì)光具有特殊的操控能力，在光電材料領(lǐng)域有著至關(guān)重要的作用。中國(guó)吉林大學(xué)的徐雁教授和英國(guó)布里斯托大學(xué)的Stephen Mann教授課題組合作，基于晶態(tài)納米纖維素（CNC）自組裝與動(dòng)力學(xué)捕獲協(xié)同策略，在左旋手性向列結(jié)構(gòu)中原位嵌入具有半波延遲作用的向列相，實(shí)現(xiàn)圓偏振光的手性反轉(zhuǎn)。這種嵌入半波延遲層的CNC膜具有反射雙圓偏振光和發(fā)射雙圓偏振熒光的能力（圖1）。該工作進(jìn)一步拓展了圓偏振光材料在高級(jí)光學(xué)防偽、加密方面的應(yīng)用。

圖1

  晶態(tài)納米纖維素（CNC）提取于天然纖維素（如木本、非木本纖維素等），是一種可再生的天然高分子納米材料。CNC具有溶致型液晶性質(zhì)，通過蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝形成左旋手性向列結(jié)構(gòu)。徐雁教授課題組在揭示了CNC左旋手性向列結(jié)構(gòu)單反射左旋圓偏振光/單發(fā)射右旋圓偏振熒光的本征能力后（Adv. Mater. 2018, 30(13), 1705948），近日，基于CNC自組裝與動(dòng)力學(xué)捕獲協(xié)同策略，原位捕獲介穩(wěn)態(tài)向列相嵌入左旋手性向列相結(jié)構(gòu)中。這些向列相結(jié)構(gòu)具有半波延遲能力，實(shí)現(xiàn)圓偏振光的手性反轉(zhuǎn)，得到了具有雙圓偏振反射、雙圓偏振熒光發(fā)射的CNC膜材料。

  通過改變CNC初始濃度及組裝溫度，可有效調(diào)控自發(fā)插入的向列相缺陷結(jié)構(gòu)比例，調(diào)控其半波延遲能力，從而獲得左右圓偏振圖案不同及總反射率高達(dá)68 %的CNC膜 （圖2）；通過對(duì)CNC懸浮液進(jìn)行相分離處理，獲得了正反面圓偏振光學(xué)性質(zhì)相反的CNC膜。

圖2

  基于該CNC膜豐富的圓偏振光學(xué)性質(zhì)，作者進(jìn)一步展示了它在光學(xué)防偽圖標(biāo)方面的應(yīng)用潛力。如手機(jī)屏幕的關(guān)閉和亮屏狀態(tài)下表現(xiàn)出13種不同的光學(xué)圖案；與二維碼貼合，賦予其豐富的光學(xué)圖案信息，實(shí)現(xiàn)高級(jí)光學(xué)防偽（圖3）。

圖3

  綜上所述，自組裝與動(dòng)力學(xué)捕獲協(xié)同策略使得雙圓偏振光反射/雙圓偏振熒光發(fā)射CNC膜的自發(fā)構(gòu)筑成為可能。左右圓偏振光/熒光比例可調(diào)， 進(jìn)一步拓展了CNC膜的本征圓偏振能力以及CNC膜在高級(jí)光學(xué)防偽標(biāo)簽領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。該工作為開發(fā)高效易量產(chǎn)圓偏振光材料提供了一條切實(shí)可行的路線及可持續(xù)材料選擇。

  近期，上述研究成果在中國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)、國(guó)際學(xué)術(shù)期刊CCS Chemistry 上發(fā)表（DOI: 10.31635/ccschem.020.202000248）。該論文第一作者為吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院的博士研究生陶佳偉，通訊作者為吉林大學(xué)的徐雁教授與英國(guó)布里斯托大學(xué)的Stephen Mann教授。

  論文鏈接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.020.202000248

  徐雁教授主頁：

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

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

  Stephen Mann教授主頁：

  http://www.stephenmann.co.uk/