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  圓偏振光 (CPL) 對不對稱光化學十分重要，因為它可以將光的手性信息傳遞給產物。過去，研究人員普遍利用物理方法來實現CPL在不對稱光化學領域的應用。具體而言，CPL是通過線偏振片和四分之一波片（λ/4片）的組合來產生的。然而，物理方法光路搭建不便，濾光過程中的能量損失限制了其應用。實現 CPL 的另一條路徑是構筑圓偏振發光材料，從手性發光材料中實現 CPL。然而，由于較低的不對稱因子（g_lum）和復雜的技術路線，將圓偏振光學材料應用于不對稱光化學體系中的報道很少。

  近日，東北林業大學材料學院的劉守新教授、李偉教授與化資學院的楊光副教授合作，利用纖維素納米晶（CNCs）的自組裝得到手性的CNC薄膜，將CNC膜的透射（T-）CPL應用在偶氮苯超分子聚合物的手性光誘導上。經退火處理后，無定形態的偶氮苯聚合物轉變為液晶態，T-CPL輻照后產生明顯放大的手性光學信號和不對稱因子。此外，通過將碳點共組裝到 CNC 薄膜中，實現了高g_lum值的 CPL 發射，成功應用于偶氮苯超分子聚合物的手性光誘導和光調制。 

 

圖1. CPL 的產生和 CPL 誘導偶氮超分子聚合物產生手性螺旋的示意圖。

 

  T-CPL 可以成功誘導不同分子結構的偶氮苯聚合物產生手性結構，相比而言，T-CPL對具有較長間隔基的偶氮超分子聚合物（PM6Azo）的手性誘導效應更強。這是因為分子鏈中的長間隔基提升了偶氮苯聚合物鏈段的運動能力，在T-CPL 的輻照下，具有柔性間隔基的PM6Azo聚合物更容易排列成手性結構。

 

圖2. T-CPL對無定形偶氮超分子聚合物的手性光取向。

 

  通過熱退火處理和紫外光照射，可以實現 PM6Azo 薄膜從無定形態到液晶態的可逆轉變。T-CPL照射液晶態的PM6Azo聚合物，手性信號明顯放大。這歸因于偶氮苯液晶聚合物的協同運動，導致CPL誘導超分子聚合物在介觀水平的手性放大。

 

圖3. T-CPL對液晶態偶氮超分子聚合物的手性光取向。

 

  在紫外光的照射下，炭點復合薄膜可以產生高g_lum值的CPL發射，誘導偶氮苯液晶聚合物產生手性螺旋結構，驗證了CNC圓偏振發光材料對超分子聚合物的手性光調控。

 

圖4. CPL發射對偶氮超分子聚合物的手性光取向。

 

  這項工作從纖維素納米晶手性光學材料中獲取CPL，為CPL在不對稱光化學領域的應用提供了新見解，同時為介觀尺度的光控手性研究開辟了新的途徑。

 

  上述工作以“Exploring the Circular Polarization Capacity from Chiral Cellulose Nanocrystal Films for Photo-controlled Chiral Helix of Supramolecular Polymers” 為題發表在Angewandte Chemie International Edition (Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202117042)上。論文第一作者為東北林業大學博士研究生徐明聰和碩士研究生李光耀，通訊作者為東北林業大學劉守新教授、李偉教授和楊光副教授。該工作受到國家自然科學基金項目和黑龍江省自然科學基金項目的支持。

 

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117042