智能光学材料领域近年来蓬勃发展,其中,力诱导荧光高分子通过将力敏团共价嵌入高分子主链,能够在应力作用下发生化学转化,实现荧光颜色或强度的变化,从而在分子尺度上探测材料损伤。这类材料因其响应的发光信号具有高灵敏度和高时空分辨率的优势,已成为研究热点。然而,光的另一个关键维度——偏振,尤其是圆偏振发光(Circularly Polarized Luminescence, CPL),在高分子力化学研究中长期未被充分探索。CPL作为手性光源,在手性传感、3D显示、信息加密与生物探针等领域潜力巨大。尽管已有研究通过物理刺激(如研磨、溶剂)调控CPL,但这些方法普遍存在手性信号稳定性差、难以集成于固态膜材料等问题。更为关键的是,如何利用机械力这一直接且普适的外界刺激,主动产生并精准调控CPL信号,仍是一个亟待解决的难题,制约了人们对力与手性相互作用机制的深入理解,也限制了高性能智能光学材料的进一步发展。

图1 力化学诱导高分子圆偏振发光示意图、化学结构与光谱图

为此,陈于蓝教授团队提出了一种创新策略:将非手性的蒽-马来酰亚胺Diels-Alder加成类力敏团作为交联剂,引入具有手性中心的聚(L-莰醇丙烯酸酯)交联网络中,成功构建了一类新型力化学诱导圆偏振发光(Mechanochemically Induced Circularly Polarized Luminescence, MICPL)高分子材料(图1)。在该体系中,机械压缩不仅可通过逆Diels-Alder反应“点亮”荧光,还能促使释放的荧光团发生聚集,并有效接收来自高分子基质的手性传递,从而产生强度可调、力依赖的圆偏振光,其发光不对称因子最高可达10⁻²量级。研究进一步通过引入具有不同电子结构的力敏团,实现了从蓝紫色到橙色的可调MICPL发射,并在三元共交联体系中成功获得白色圆偏振光。值得注意的是,即使在与甲基丙烯酸酯共聚的体系中,该MICPL特性依然得以保留,表明其可作为大分子手性光学探针,用于多维应力传感与可视化指示。

此项研究首次建立起机械力与圆偏振发光之间的直接联系,将力学传感的光学维度从传统的“颜色”与“强度”拓展至“偏振”,显著提升了信息承载能力与感知精度,为高阶力学传感、高安全性信息加密及智能显示等前沿应用提供了全新的材料平台与解决方案。

该研究成果以“Mechanochemically Induced Circularly Polarized Luminescence from Polymers”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上(Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202517113)。永利娱乐城-永利官网-永利皇宫官网 博士研究生于源为第一作者,吉林大学陈于蓝教授为通讯作者。

论文链接://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202517113