圓偏振光在現代顯示、未來智能電子等領域中具有重要意義。近日，中國科學技術大學莊濤濤研究員課題組在單發射全彩圓偏振發光結構與器件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。中國科學技術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。

圓偏振光在信息安全、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。如何通過構筑高質量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于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于多色發光單元混合，存在發光組分之間的能量轉移（導致發光不穩定）以及器件構建復雜等問題。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，將高質量的無機白色寬譜發光量子點與手性液晶相復合。該類材料實現了可見光譜范圍內的可調圓偏振發光（圖1），其發光不對稱因子高達0.8。通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，并進一步優化結構展現了白色圓偏振發光。為后續獲得可準確定制波長的圓偏振發光器件奠定了材料基礎。

圖1單發射全彩圓偏振發光材料。

通過將制備的圓偏振發光材料涂附在紫外發光芯片上，研究團隊構建了白色與紅綠藍三色的光致圓偏振發光器件；并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管（圖2）。所得圓偏振光可用于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可定制波長的圓偏振發光；光致/電致手性光電器件。

莊濤濤研究員團隊近年來致力于手性圓偏振發光材料的制備及其應用研究。該團隊利用螺旋共組裝技術，制備了新型圓偏振發光材料，并用于交互式信息加密技術與多模態響應智能紡織品（J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 4246–4253）；通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涂料（其發光不對稱因子高達1.6），并進一步展示了相關材料構筑的柔性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征方面提供的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-44643-8

（化學系、科研部）