圓偏振光在現代顯示器、未來智慧電子等領域具有重要意義。近日，中國科學技術大學莊濤濤研究員研究小組在單發射全彩圓偏振發光結構與裝置的研究中取得重要進展。

相關成果以「Helical-caging enables single-emitted largeasymmetric full-color circularly polarizedluminescence」為題發表在國際著名學術期刊《自然·通訊》（Nat. Commun.2024,15,251）上。中國科技大學化學系博士生周雅潔為論文的第一作者，莊濤濤研究員為論文的通訊作者。

圓偏振光在資訊安全、3D光學顯示器、手性光電器件、疾病檢測、不對稱合成光化學等方面具有重要應用價值。如何透過構築高品質手性圓偏振發光材料實現直接圓偏振光發射是相關領域的核心問題。其中，全彩圓偏振發光材料由於其發光波長的可調性，受到研究者廣泛關注。

目前，絕大多數的全彩圓偏振發光依賴多色發光單元混合，存在發光組分之間的能量轉移（導致發光不穩定）以及裝置構建複雜等問題。因此，研發單發射、高發光不對稱因子的全彩圓偏振發光結構具有重要意義。

在本工作中，研究團隊利用螺旋籠狀組裝策略，將高品質的無機白色寬譜發光量子點與手性液晶相複合。該類材料實現了可見光譜範圍內的可調圓偏振發光（圖1），其發光不對稱因子高達0.8。透過調控手性向列相液晶的光子帶隙，實現了全彩圓偏振發光，並進一步優化結構展現了白色圓偏振發光。為後續獲得可準確定制波長的圓偏振發光裝置奠定了材料基礎。

▲ 圖1 單發射全彩圓偏振發光材料。
 

將製備的圓偏振發光材料塗附在紫外線發光晶片上，研究團隊建構了白色與紅綠藍三色的光致圓偏振發光裝置；並進一步與中國科學技術大學姚宏斌教授課題組合作，初步開發了相關材料的圓偏振電致發光二極體（圖2）。所得圓偏振光可用於對映選擇性聚合反應，為光子驅動不對稱合成領域提供參考。

▲ 圖2 可客製化波長的圓偏振發光；光致/電致手性光電器件。
 

莊濤濤研究員團隊近年來致力於手性圓偏振發光材料的製備及其應用研究。該團隊利用螺旋共組裝技術，製備了新型圓偏振發光材料，並用於互動式資訊加密技術與多模態響應智慧紡織品（J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 4246–4253）；透過與俞書宏院士團隊合作，開發了一系列發光顏色可調的圓偏振發光特性光子塗料（其發光不對稱因子高達1.6），並進一步展示了相關材料構築的柔性3D顯示面板（Sci. Adv.2023, 9 , eadi9944）。

該研究得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院、安徽省的資助，以及中國科學技術大學姚宏斌教授團隊、安徽大學朱滿洲教授團隊在器件構建與測試表徵方面提供的支持。

（資料來源：中國科學技術大學）