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  缺陷嵌入的手性向列相結構由于其對光具有特殊的操控能力，在光電材料領域有著至關重要的作用。中國吉林大學的徐雁教授和英國布里斯托大學的Stephen Mann教授課題組合作，基于晶態(tài)納米纖維素（CNC）自組裝與動力學捕獲協(xié)同策略，在左旋手性向列結構中原位嵌入具有半波延遲作用的向列相，實現圓偏振光的手性反轉。這種嵌入半波延遲層的CNC膜具有反射雙圓偏振光和發(fā)射雙圓偏振熒光的能力（圖1）。該工作進一步拓展了圓偏振光材料在高級光學防偽、加密方面的應用。

圖1

  晶態(tài)納米纖維素（CNC）提取于天然纖維素（如木本、非木本纖維素等），是一種可再生的天然高分子納米材料。CNC具有溶致型液晶性質，通過蒸發(fā)誘導自組裝形成左旋手性向列結構。徐雁教授課題組在揭示了CNC左旋手性向列結構單反射左旋圓偏振光/單發(fā)射右旋圓偏振熒光的本征能力后（Adv. Mater. 2018, 30(13), 1705948），近日，基于CNC自組裝與動力學捕獲協(xié)同策略，原位捕獲介穩(wěn)態(tài)向列相嵌入左旋手性向列相結構中。這些向列相結構具有半波延遲能力，實現圓偏振光的手性反轉，得到了具有雙圓偏振反射、雙圓偏振熒光發(fā)射的CNC膜材料。

  通過改變CNC初始濃度及組裝溫度，可有效調控自發(fā)插入的向列相缺陷結構比例，調控其半波延遲能力，從而獲得左右圓偏振圖案不同及總反射率高達68 %的CNC膜 （圖2）；通過對CNC懸浮液進行相分離處理，獲得了正反面圓偏振光學性質相反的CNC膜。

圖2

  基于該CNC膜豐富的圓偏振光學性質，作者進一步展示了它在光學防偽圖標方面的應用潛力。如手機屏幕的關閉和亮屏狀態(tài)下表現出13種不同的光學圖案；與二維碼貼合，賦予其豐富的光學圖案信息，實現高級光學防偽（圖3）。

圖3

  綜上所述，自組裝與動力學捕獲協(xié)同策略使得雙圓偏振光反射/雙圓偏振熒光發(fā)射CNC膜的自發(fā)構筑成為可能。左右圓偏振光/熒光比例可調， 進一步拓展了CNC膜的本征圓偏振能力以及CNC膜在高級光學防偽標簽領域的巨大應用潛力。該工作為開發(fā)高效易量產圓偏振光材料提供了一條切實可行的路線及可持續(xù)材料選擇。

  近期，上述研究成果在中國化學學會、國際學術期刊CCS Chemistry 上發(fā)表（DOI: 10.31635/ccschem.020.202000248）。該論文第一作者為吉林大學化學學院的博士研究生陶佳偉，通訊作者為吉林大學的徐雁教授與英國布里斯托大學的Stephen Mann教授。

  論文鏈接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.020.202000248

  徐雁教授主頁：

  https://www.x-mol.com/groups/yanxu-JLU

  http://synlab.jlu.edu.cn/2013/11/1872.html

  Stephen Mann教授主頁：

  http://www.stephenmann.co.uk/