近年来具有圆偏振发光（CPL）特性的材料获得了广泛的关注，特别是有机小分子圆偏振发光材料更是得到了长足的发展。然而，手性有机小分子圆偏振发光材料的发光不对称因子（glum）并未得到大幅的提升。特别是CPL材料的应用往往是以固态形式出现，同时具有较大glum和发光效率的固态材料更是很少。最近，我们合成了一系列双芘手性化合物，发现这些材料可以同时表现出高的固态发光效率（~0.5）以及大的glum（~10-2）。有趣的是，这些材料具有力致变色性质，通过溶剂的熏蒸可以快速实现无定型态到晶态的转变，同时伴随着手性的增强。
国家纳米中心段鹏飞研究员团队利用螺吡喃，以及锌配位的螺吡喃所具有的独特的光物理性能，巧妙设计了一种多模态可逆的圆偏振发光防伪材料（图1），实现了反射色，荧光和圆偏振发光三种模式共存，其每种模式显示三种状态，且三种态可进行动态可逆转换。更有趣的是，每种模态在左右圆偏振片的辅助下可以直接用裸眼明显区分。这种具有多模态可逆转换，裸眼可区分的隐蔽光防伪材料至今仍然没有相关的报道。
以化合物1为例，我们发现以乙酸乙酯/石油醚作为展开剂得到的白色物质在紫外灯照射下发射天蓝色的荧光，而经过二氯甲烷浓缩之后得到的是淡黄色固体，紫外灯下发射黄绿色荧光。将少许乙酸乙酯加入到淡黄色固体后，伴随着固体溶解的同时，会出现无色晶体状的颗粒。通过XRD、TG及DCS的研究，并结合紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱，可以确定淡黄色物质为无定型态，而白色物质为晶态。无定型材料及晶态材料的发光分别属于两种不同的激基缔合物excimer发光。晶型转变的过程通过荧光显微镜进行了记录。而且无定型态和晶态可以相互转变。
由于本身具有手性结构，无定型态（新合成态）表现出CPL特性，但glum只有5×10-4。晶型转变之后，微晶材料的glum高达1.3×10-2，同时手性发生了翻转，而且二者荧光量子效率并没有较大区别。晶态在经过研磨之后，不再具有CPL性能。不过，经过易挥发溶剂例如乙酸乙酯的熏蒸后，会发生瞬间的结晶（晶态），并且表现出非常强的手性。这个过程具有良好的重复性。研磨态不具有手性的原因可能是由于联二萘相对柔性的结构，受到外力研磨后，二面角容易发生改变造成的。虽然新合成态也是无定型结构，但是分子自发聚集过程中，手性结构仍然起到一定的作用，可能存在着局部的手性堆积排列，所以具有CPL性能。而研磨后，这些局部的手性结构被破坏，导致手性消失，不再具有CPL性能。晶态结构由于存在长程有序结构（超分子手性排列），产生了超分子手性放大现象，表现出强的CPL性能。
由于芘不同状态表现出不同的发光和手性，我们进一步研究了溶液态和不同聚集态的手性性质。研究发现，手性芘化合物存在多种发光态，晶态与无定型态分别属于两种不同的静态excimer发光，而浓溶液态除了单体发光之外还有动态excimer发光。这些发光态的手性信息也是不一样的，即便他们的发射光谱一致，其手性结构也有可能不一样，从而表现出CPL在研究激发态手性的优越性。
我们还合成了单芘取代化合物5，研究发现化合物5虽然也具有力致变色性能，但是不管是无定型态还是晶态都不具有CPL特性。经过单晶结构分析发现，虽然为同一轴手性（同为R或S型），但是晶胞中存在两种不同构型，分别具有M-螺旋和P-螺旋特性，以至于结晶后，晶体中存在类似消旋的结构。可能是化合物5中另外一个取代基为乙基，在结晶过程中分子运动较强造成的。也说明了具有双芘取代是强的固态圆偏振发光材料所必需的。
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