这篇文档属于类型b,是一篇关于聚集诱导圆偏振发光(Aggregation-Induced Circularly Polarized Luminescence, AICPL)的综述文章,由Andrea Nitti和Dario Pasini*(来自意大利帕维亚大学化学系)撰写,发表在2020年的《Advanced Materials》期刊上,标题为“Aggregation-Induced Circularly Polarized Luminescence: Chiral Organic Materials for Emerging Optical Technologies”。
该综述聚焦于手性有机材料在聚集态下产生的圆偏振发光(Circularly Polarized Luminescence, CPL)现象,特别关注了聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission, AIE)与CPL的结合。文章指出,手性材料在光学技术(如液晶显示、生物成像、自旋电子器件)中具有重要应用潜力,但传统荧光分子在固态常因聚集导致猝灭(Aggregation-Caused Quenching, ACQ),而AIEgens(聚集诱导发光分子)能克服这一问题,在聚集态下增强发光效率。因此,将AIE与手性结合,开发高不对称因子(glum)和高量子产率(QY)的固态CPL材料成为研究热点。
文章首先讨论了过渡金属配合物(如铂(II)、铕(III)配合物)作为AICPL材料的优势。例如:
- 铂(II)配合物:通过手性配体(如联萘胺)限制分子内旋转,避免Pt-Pt相互作用导致的猝灭,实现近红外发射(如化合物2的λem=650 nm)和较高的glum值(0.03)。
- 铜(I)纳米团簇:如手性配体保护的Cu14团簇(化合物7),在晶体态显示红色发射(QY=8%)和显著的CPL响应(glum=0.01),其发光机制涉及配体-金属电荷转移(LMCT)。
支持数据:表1总结了多种配合物的光物理参数,显示金属配合物的glum值较高,但固态发光效率仍需优化。
生物分子(如DNA)可作为手性模板诱导CPL。例如:
- DNA-花菁染料复合物:通过静电作用将花菁染料嵌入DNA双螺旋的AT富集区,实现聚集态下的荧光增强和CPL响应(glum≈0.01)。这种复合物还可用于pH响应的DNA构象检测。
- 理论依据:DNA的螺旋结构能将手性传递至染料分子,而AIE特性避免了ACQ问题。
分为两类设计思路:
(1)非手性AIEgens的手性组装
- 四苯基乙烯(TPE)衍生物:通过固定TPE的螺旋构象(如化合物6)或将其嵌入三维手性笼(如化合物7+8形成的立方体),实现glum=0.006的CPL响应。
- 机制:聚集限制分子内旋转(RIR),同时手性超分子排列增强不对称发光。
(2)手性AIEgens的自组装
- 氨基酸/糖类修饰的AIEgens:如丙氨酸修饰的芘衍生物(化合物9)在甲醇/氯仿混合溶剂中形成纳米线,显示glum=0.013。
- 联萘酚(BINOL)衍生物:化合物12将BINOL的手性与TPE的AIE特性结合,在薄膜中实现glum=0.0028,并用于非掺杂CP-OLED器件(外量子效率达45%)。
支持数据:表2对比了有机材料的性能,显示glum最高达0.075(化合物16+17的离子配对组装体)。
这篇综述为手性光学材料领域提供了全面的研究框架,并指明了未来突破的关键方向。