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近年来,越来越多的研究致力于通过手性超分子共组装体系来调节圆偏振发光(CPL)材料的性能。由于胆甾相液晶高度的有序性和螺旋结构,通过超分子共组装过程,掺杂非手性染料的胆甾相液晶(CLCs)表现出强CPL信号。但是常规调控手段主要为调节胆甾相液晶的结构,而对非手性染料的设计还知之甚少。近日南京大学化学化工学院成义祥教授和全一武教授合作,提出了一种新的策略:利用非手性染料的取向有序度(SF)来调控和提高CLCs中非手性二向性染料的CPL信号,为开发高性能的CPL活性显示材料开辟了新的概念。
在该项工作中,首先利用非手性二向色染料的取向有序参数SF对非手性染料的有序程度进行了定量。I-type吩噻嗪衍生物PHECN染料表现出高的有序度 (SF =0.30),相比之下,T-type吩噻嗪衍生物(PHEBen)染料表现出低有序度 (SF =0.09)。通过理论计算发现,随着烷基链的变长和刚性增加(从PHECN到PHEBen),β值(电子跃迁偶极矩TDM与染料分子的主分子轴之间的角度)从1.79°变化到124.43°,有序程度逐渐下降。这一结果表明可以通过延长非手性二向性染料沿其TDM矢量方向的分子形状来增加SF值。在同样的胆甾相液晶中,PHECN发出强CPL信号(|glum| = 0.47),而PHEBen则表现出弱圆偏振水平(|glum| = 0.07)。通过计算以及对液晶的表征证明了调控CPL发射glum值归因于非手性二向色分子的SF,而不是手性共组装微观结构的螺旋织构排列。 同时这种具有较高SF的二色PHECN染料在直流电场下的CPL对比度(Δglum = 0.47)和荧光强度对比度(ΔFL = 46.0%)明显高于T型PHEBen (Δglum = 0.07和ΔFL = 1.0%),有助于CPL显示的应用化。 本工作研究表明,可以通过非手性二向色染料的有序程度SF值来调节CLCs介质中的CPL发射强度, 同时基于非手性二向色染料的结构差异性实现高效的加密和CPL显示应用。 论文信息 Achiral Dichroic Dyes-mediated Circularly Polarized Emission Regulated by Orientational Order Parameter through Cholesteric Liquid Crystals Yang Li, Yihan Chen, Hang Li, Chao Liu, Dr. Lulu Li, Prof. Yiwu Quan, Prof. Yixiang Cheng 共同第一作者为李扬博士和陈一涵博士研究生 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202312159

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