燕山大學在無機量子點圓偏振發(fā)光研究領域取得重要進展。燕山大學環(huán)境與化學工程學院焦體峰教授課題組與國家納米科學中心段鵬飛研究員、中國科學院化學研究所劉鳴華研究員合作，在無機量子點圓偏振發(fā)光研究領域取得重要進展。研究成果以“Full- and White Color Circularly Polarized Luminescent Quantum Dots via Supramolecular Self-Assembly”為題2017年7月31日在線發(fā)表在化學領域頂級期刊《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上，《德國應用化學》是化學領域頂級雜志之一，收錄化學研究領域最前沿的高端論文，最新影響因子11.994。

近年來關于無機量子點制備的研究引起國內(nèi)外學者廣泛關注，眾所周知，無機量子點的發(fā)光性能具有很多優(yōu)勢，比如：發(fā)射光譜可以通過改變量子點尺寸大小來控制；具有很好的光穩(wěn)定性；具有寬的激發(fā)譜和窄的發(fā)射譜；具有較大的斯托克斯位移；生物相容性好；熒光壽命長。從目前研究進展來看，制備具有手性的無機量子點，通常的方法有二：（1）在量子點表面修飾手性配體，進而對量子點提供了一個手性環(huán)境，已報道的文獻中多用半胱氨酸。（2）對量子點提供一個手性的模板來誘導量子點的手性，比如手性的蛋白質(zhì)。但是，雖然量子點的圓二色性(CD)可以測到，很少能夠測到量子點的圓偏振發(fā)光(CPL)。所以研究一種具有普適性方法來誘導量子點的圓偏振發(fā)光顯得尤為重要。在研究中，他們通過手性的超分子凝膠劑與非手性的無機量子點共組裝來實現(xiàn)無機非手性量子點的圓偏振發(fā)光。如圖1所示，凝膠劑與量子點通過氫鍵的相互作用，可以使凝膠劑的手性傳遞到量子點，通過CPL光譜，可以清楚看到成鏡像的CPL信號。同時，分別對CdS/ZnS，CdSe/ZnS，ZnSe/ZnS三種量子點進行了手性誘導，發(fā)現(xiàn)均可以測到鏡像的CPL信號，可見這是一種普適性方法制備量子點圓偏振發(fā)光。通過調(diào)節(jié)不同發(fā)射波長的量子點的比例產(chǎn)生白光已經(jīng)被報道很多，但是具有白光圓偏振光發(fā)射的量子點卻從未報道，他們通過調(diào)節(jié)量子點比例首次得到量子點的白光圓偏振光發(fā)射，如圖2所示。研究成果在3D成像技術、分子開關、光學數(shù)據(jù)存儲、光量子信息學、自旋電子、手性識別、醫(yī)學成像增強等領域表現(xiàn)出巨大應用前景。 

 

圖1. a) 凝膠劑分子結(jié)構(gòu)與無機量子點結(jié)構(gòu)； b) 紫外燈下不同顏色量子點與凝膠劑共組裝照片；c) b不同發(fā)射波長量子點與凝膠劑共組裝熒光光譜；d)共組裝 CPL 信號

 

圖 2. a) 白光共凝膠熒光光譜和紫外光下照片；b) CIE 色坐標 c)熒光顯微照片；d) CPL的不對稱因子 glum 值

該論文的第一作者是燕山大學碩士研究生霍勝偉，焦體峰教授、段鵬飛研究員、劉鳴華研究員為共同通訊作者。研究成果展現(xiàn)出我校近年來學科建設與科研水平的大跨步發(fā)展，進一步提高教職員工爭創(chuàng)一流的責任感和使命感，為化學學科進入ESI學科，工程學、材料科學做大做強，我校雙一流建設奠定堅實基礎。該研究工作得到了國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃、國家自然科學基金、中國科學院“戰(zhàn)略重點研究計劃”，中國科學院“新百人計劃”研究基金，河北省青年拔尖人才支持計劃和中國博士后科學基金等課題的支持。