圓偏振發(fā)光（CPL）材料，因其在三維顯示、數(shù)據(jù)存儲、加密技術(shù)和手性傳感器等領(lǐng)域展現(xiàn)出的應用潛力，近年來備受關(guān)注。然而，傳統(tǒng)CPL材料大多基于有機熒光分子或溶液態(tài)發(fā)光體系，這類材料在制備與應用過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，包括合成工藝復雜、發(fā)光效率低、波長調(diào)諧受限及穩(wěn)定性欠佳等。固態(tài)材料雖能提升穩(wěn)定性，但聚集誘導猝滅效應常導致發(fā)光效率顯著降低。因此，如何有效解決上述瓶頸，開發(fā)兼具高效發(fā)光、全彩可調(diào)與高穩(wěn)定性的圓偏振發(fā)光材料，已成為發(fā)光材料領(lǐng)域的一項挑戰(zhàn)。

圖1 全彩固態(tài)圓偏振發(fā)光材料L/D-ZIF-8?CsPbX₃的（a）制備流程示意圖；（b）圓偏振光譜圖（X₃ = Cl₃,Cl_1.5Br_1.5,Br₃,Br₂I,Br_1.5I_1.5）；（c）365 nm紫外燈下多色發(fā)光溶液照片（X₃ = Cl₃,Cl_1.5Br_1.5,ClBr₂,Br₃,Br_2.2I_0.8,Br₂I,Br_1.5I_1.5）

針對上述難題，中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所/閩都創(chuàng)新實驗室陳學元團隊提出一種獨特的解決方案：采用“瓶中船”合成策略，巧妙地將全無機鈣鈦礦量子點（CsPbX₃,X = Cl,Br,I）原位封裝于手性金屬有機框架（L/D-ZIF-8）中，成功制備出全彩可調(diào)諧的圓偏振發(fā)光材料（L/D-ZIF-8?CsPbX₃）（圖1）。研究團隊借助手性氨基酸共組裝的方式，將L/D-組氨酸融入手性ZIF-8框架，構(gòu)建出具有手性特征的納米限域空間。這一設計不僅利用手性微環(huán)境有效誘導鈣鈦礦量子點產(chǎn)生顯著的圓偏振光學活性，還克服了傳統(tǒng)鈣鈦礦發(fā)光材料在鹵素陰離子交換、聚集誘導猝滅和穩(wěn)定性差等固有缺陷。此外，納米限域空間能夠鈍化鈣鈦礦量子點的表面缺陷，從而顯著提升材料的發(fā)光性能。利用L/D-ZIF-8作為手性模板和CsPbX₃量子點全光譜可調(diào)、發(fā)射譜帶窄的特點，該策略可實現(xiàn)窄帶、寬色域（>137% NTSC）的圓偏振發(fā)光。實驗結(jié)果表明，該材料在整個可見光譜范圍內(nèi)均展現(xiàn)出全彩可調(diào)諧的CPL發(fā)射特性，發(fā)光不對稱因子g_lum值達1.41×10^-3，并表現(xiàn)出顯著提升的光、熱及環(huán)境穩(wěn)定性?；诖瞬牧?，團隊進一步開發(fā)出紅、綠、藍三基色及寬色域圓偏振白光二極管，展示了該材料在圓偏振白光光源以及多彩顯示領(lǐng)域的應用前景。特別地，白光二極管采用紫外芯片激發(fā)量子點復合材料，其CIE色坐標為（0.323,0.335），色溫為5927 K，接近標準白光（圖2）。

圖2 （a）七種L-ZIF-8?CsPbX₃固體粉末在日光和365 nm紫外燈下的實物照片；（b-e）藍光L-ZIF-8?CsPbCl_1.5Br_1.5、綠光L-ZIF-8?CsPbBr₃、紅光L-ZIF-8?CsPbBr_1.5I_1.5及白色L-ZIF-8?CsPbX₃（X₃ = Cl_1.5Br_1.5,Br₃,Br_1.5I_1.5）復合材料的光致發(fā)光光譜及對應發(fā)光二極管實物照片；（f）白光LED的色域（白色線）與NTSC標準（黑色線）的對比

該工作提供了一種賦予鈣鈦礦基材料圓偏振發(fā)光性能的新策略，有效克服了傳統(tǒng)圓偏振發(fā)光材料合成工藝復雜、發(fā)光效率低、波長調(diào)諧困難及發(fā)射譜帶寬等問題，為鈣鈦礦圓偏振光學材料在量子點照明顯示與3D成像等前沿領(lǐng)域的應用提供了新思路。相關(guān)結(jié)果以“Full-color circularly polarized luminescence from perovskite quantum dots embedded within Chiral ZIF-8 matrix”為題，于2025年3月25日發(fā)表于《Nano Today》（Nano Today2025,62,102730. DOI: 10.1016/j.nantod.2025.102730）。論文的第一作者是中國科學院福建物構(gòu)所與福建師范大學聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生曹洋，通訊作者為中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所/閩都創(chuàng)新實驗室的劉?副研究員和陳學元研究員。

此前，陳學元團隊已在手性納米材料的開發(fā)與應用方面取得了多項重要進展。例如，研發(fā)出稀土離子與手性核苷酸自組裝的納米藥物，實現(xiàn)了對腫瘤部位的精準無毒治療（Angew. Chem. Int. Ed.2022,61,e202116983）；研制出腫瘤光療用近紅外圓偏振光響應型量子點水凝膠（Nano Today2024,?58,?102436）；定制設計新型上轉(zhuǎn)換超分子有機-無機雜化材料，用于腫瘤近紅外圓偏振光的精準控制治療（Chem.?Eng.?J.2023,?474,?145429）。

本研究及其系列工作得到科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金及福建省自然科學基金等項目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2025.102730