2021-02-09,ACS Nano:通过完全非手性组分获得并调控纳米螺旋结构和上转换圆偏振发光



上转换圆偏振发光(upconverted circularly polarized luminescence,UC-CPL)近年来收到了广大的关注。然而,想要制备UC-CPL活性的材料,通常需要手性的物质以共价或者非共价的形式连接。在这项工作中,我们报导了一项从完全非手性的分子开始通过超分子共组装构筑UC-CPL系统的普适性方法。

图 1 非手性系统中上转换的圆偏振发光(UC-CPL)的示意图。 (a)可以通过控制对称性破缺获得具有超分子手性的BTABA组装体。 用有机给体-受体或无机上转换的纳米粒子(UCNPs)掺杂后,在这些共组装系统中成功生成了UC-CPL。 在整个过程中不涉及手性分子。 镧系元素材料(b)或三重态-三重态an灭(TTA)过程(c)中UC-CPL发射的机理图示。 (d)供体DEPA和受体PtMIX的分子结构。

我们发现,非手性C3对称分子可以通过对称性破缺形成手性的纳米螺旋结构,并以此作为手性给体来赋予非手性客体诱导手性和以及CPL活性。这里我们选择了两种不同的光子上转换系统进行尝试,即三重态-三重态photo灭光子上转换(TTA-UC)供体/受体对和无机镧系上转换纳米粒子(UCNPs)。当这两个体系与由非手性C3对称分子制成的手性纳米螺旋共同组装时,就会形成杂化的纳米螺旋结构,并诱导出UC-CPL活性。 通过这种方法,我们证明了UC-CPL材料的制造不需要任何手性分子,从而避免了复杂的手性有机分子和无机手性纳米材料的设计和合成。此外,我们已经证明,可以通过纳米螺旋的螺旋度来调节UC-CPL的极化,这可以通过种子涡旋法来控制。 我们的工作为从完全非手性的构建基元中设计出可调谐UC-CPL材料提供了一种通用方法,极大地扩展了CPL材料的研究范围。

相关结果发表在ACS Nano上(DOI: 10.1021/acsnano.0c08539),文章第一作者为周明浩和桑玉涛 (DOI:10.1002/anie.201900052)