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燕山大学在无机量子点圆偏振发光研究领域取得重要进展
近日，燕山大学环境与化学工程学院焦体峰教授课题组与国家纳米科学中心段鹏飞研究员、中国科学院化学研究所刘鸣华研究员合作，在无机量子点圆偏振发光研究领域取得重要进展。研究成果以“Full- and White Color Circularly Polarized Luminescent Quantum Dots via Supramolecular Self-Assembly”为题2022年7月31日在线发表在化学领域顶级期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上，《德国应用化学》是化学领域顶级杂志之一，收录化学研究领域最前沿的高端论文，最新影响因子11.994。近年来关于无机量子点制备的研究引起国内外学者广泛关注，众所周知，无机量子点的发光性能具有很多优势，比如：发射光谱可以通过改变量子点尺寸大小来控制;具有很好的光稳定性;具有宽的激发谱和窄的发射谱;具有较大的斯托克斯位移;生物相容性好;荧光寿命长。
从目前研究进展来看，制备具有手性的无机量子点，
通常的方法有二：
(1)在量子点表面修饰手性配体，进而对量子点提供了一个手性环境，已报道的文献中多用半胱氨酸。
(2)对量子点提供一个手性的模板来诱导量子点的手性，比如手性的蛋白质。但是，虽然量子点的圆二色性(CD)可以测到，很少能够测到量子点的圆偏振发光(CPL)。所以研究一种具有普适性方法来诱导量子点的圆偏振发光显得尤为重要。在研究中，他们通过手性的超分子凝胶剂与非手性的无机量子点共组装来实现无机非手性量子点的圆偏振发光。如图1所示，凝胶剂与量子点通过氢键的相互作用，可以使凝胶剂的手性传递到量子点，通过CPL光谱，可以清楚看到成镜像的CPL信号。同时，分别对CdS/ZnS，CdSe/ZnS，ZnSe/ZnS三种量子点进行了手性诱导，发现均可以测到镜像的CPL信号，可见这是一种普适性方法制备量子点圆偏振发光。通过调节不同发射波长的量子点的比例产生白光已经被报道很多，但是具有白光圆偏振光发射的量子点却从未报道，他们通过调节量子点比例首次得到量子点的白光圆偏振光发射，如图2所示。研究成果在3D成像技术、分子开关、光学数据存储、光量子信息学、自旋电子、手性识别、医学成像增强等领域表现出巨大应用前景。
图1. a) 凝胶剂分子结构与无机量子点结构; b) 紫外灯下不同颜色量子点与凝胶剂共组装照片;c) b不同发射波长量子点与凝胶剂共组装荧光光谱;d)共组装 CPL 信号
图 2. a) 白光共凝胶荧光光谱和紫外光下照片;b) CIE 色坐标 c)荧光显微照片;d) CPL的不对称因子 glum 值该论文的第一作者是燕山大学硕士研究生霍胜伟，焦体峰教授、段鹏飞研究员、刘鸣华研究员为共同通讯作者。研究成果展现出我校近年来学科建设与科研水平的大跨步发展，进一步提高教职员工争创一流的责任感和使命感，为化学学科进入ESI学科，工程学、材料科学做大做强，我校双一流建设奠定坚实基础。该研究工作得到了国家重点基础研究发展规划、国家自然科学基金、中国科学院“战略重点研究计划”，中国科学院“新百人计划”研究基金，河北省青年拔尖人才支持计划和中国博士后科学基金等课题的支持。
(蔡常山/编辑)
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