圆偏振发光(CPL)在手性荧光探针、圆偏振有机发光二极管和光学防伪等领域具有潜在应用. 为了扩大CPL材料的应用范围, 研究人员开始关注刺激响应型CPL活性材料. 胆甾相液晶(CLC)因其高度有序的手性环境以及优异的可调性已成为刺激响应CPL活性材料的理想选择. 目前, 基于CLC的光响应CPL材料已得到广泛开发, 这些材料通常能在多组分系统中实现CPL信号响应. 本综述重点关注CLC中光调控CPL的研究进展, 总结了CPL调控的三种策略: (1) 利用光驱动过程光开关分子的手性或螺旋变化调控CLC的CPL信号; (2) 利用手性光开关与手性掺杂剂间手性竞争关系调控CLC的CPL信号; (3) 利用光驱动非手性二向色性染料有序参数值变化调控CPL信号. 本综述有望为基于光响应CLC的CPL调控提供重要的参考和指导, 以推动其在更广泛领域的应用.
圆偏振发光(CPL)材料因其具有包括波长、强度和手性等丰富的光学信息, 目前主要被应用于全息成像、生物传感器、光学防伪等领域. CPL是指手性发光体系受到激发后产生过量的左旋偏振光或者右旋偏振光的现象. CPL行为的研究反映了手性发光体系在激发态下的手性性质, 同时用于检测激发态手性的产生、转移和放大. 采用基于光弹性调制器的CPL光谱仪检测CPL信号并表征其强度.
近年来, 具有可切换CPL信号的手性LC材料得到了广泛的关注, 其中利用光刺激实现不同的CPL状态具有重要意义. 本综述聚焦于光调控CPL领域的研究动态, 梳理了基于CLC的光调控CPL的三种主要策略: 首先是在光驱动过程, 利用光开关分子的手性或螺旋变化来调控CLC的CPL信号; 其次, 基于手性光开关与固有手性掺杂剂之间的手性竞争效应, 在CLC介质中实现对螺旋手性和CPL信号的有效光调控; 最后, 通过光驱动非手性二向色性染料的有序参数值变化, 诱导并调控CPL信号的变化. 然而, 关于光调控CPL手性和强度的研究仍然存在glum值和量子产率低、难以满足实际应用的需求等挑战. 首先, 通过引入AIE发光团, 提高在LC基质中的荧光量子产率, 从而增强CPL信号. 其次, 提高加工性能, 优化材料体系, 从小分子CLC到液晶光子胶囊、液晶弹性体, 脱离基板支撑, 实现固态下调控CPL信号, 从而拓展其在柔性3D显示、加密传输等领域的应用. 本综述为刺激响应型手性LC的CPL调控策略提供了参考价值.
本文收录于《中国科学：化学》2024年第8期“手性发光材料专刊”.