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(glum)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。
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glum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)用提供了新見解,同時(shí)為介觀尺度的光控手性研究開辟了新的途徑。
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
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