圓偏振發光(circularly polarized luminescence,CPL)材料,因其在3D顯示、光數據存儲以及不對稱光催化等領域的巨大應用潛力,已成為手性和發光材料領域新的研究熱點。另外,鈣鈦礦由于自身杰出的光電性能使得其在太陽能電池、發光二極管和光電探測器等前沿領域成為明星材料。將手性引入鈣鈦礦有望實現具有優異光電特性的CPL材料,近年來受到了人們的廣泛關注。然而,如何簡單高效地構筑具有高發光不對稱因子的手性鈣鈦礦材料仍是一大挑戰。
近日,北京化工大學鄧建平教授團隊以手性螺旋聚炔,鈣鈦礦納米晶和聚丙烯腈分別作為手性源,熒光源和基體,通過一步法制備了具有優異CPL性能的手性螺旋聚合物/鈣鈦礦雜化納米纖維。實驗結果表明制備的手性鈣鈦礦雜化納米纖維具有優異的熒光性能,同時發光不對稱因子可以達到10-2數量級。另外該方法具有成本低,操作簡單和易于大規模生產等優點。
圖1. 具有高效CPL性能的手性螺旋聚合物/鈣鈦礦雜化納米纖維制備示意圖
目前,具有CPL性能的手性鈣鈦礦通常由手性胺鹽直接參與鈣鈦礦納米晶的生長、表面手性配體修飾或者手性超分子組裝的方法來實現,而如何利用手性聚合物來實現鈣鈦礦的圓偏振發光仍是一大難題。在本工作中,作者建立了一種簡單普適的具有優異CPL性能的手性螺旋聚合物/鈣鈦礦納米纖維的制備方法。其中手性螺旋聚炔作為圓偏振熒光過濾器,在不需任何非共價鍵作用下實現了鈣鈦礦高效的圓偏振熒光發射。另外,鈣鈦礦納米晶原位形成,避免了繁瑣的制備和提純過程。同時聚丙烯腈基底對鈣鈦礦起到有效地保護作用,使其在空氣中具有較好的穩定性,熒光性能在一個月內未觀察到明顯降低。另外,通過調節鈣鈦礦前驅體的種類,可以實現藍色和綠色雜化納米纖維的制備,發光不對稱因子均在10-2數量級。該工作為構筑具有優異CPL性能的手性鈣鈦礦雜化材料提供了新思路。
圖2. 手性螺旋聚合物/鈣鈦礦雜化納米纖維的結構和光學表征
以上研究以“Chiral Helical Polymer/Perovskite Hybrid Nanofibers with Intense Circularly Polarized Luminescence”為題, 在線發表在ACS Nano (DOI: 10.1021/acsnano.1c00864)上。論文第一作者為北京化工大學趙彪博士和研究生高曉濱,通訊作者為鄧建平教授。該工作得到國家自然科學基金、中國博士后基金、中央高;究蒲袠I務費等資助。
文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c00864
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