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由于其独特的动态平面手性、柱[n]芳烃,特别是柱[5]芳烃,已发展成为圆偏振发光(CPL)发射器等多种应用的有前景的平台。然而,由于单元翻转和摆动,在溶液状态下实现柱[5]芳烃优异的CPL性能仍然是一个艰巨的挑战。

2024年12月3日,华东师范大学王威研究员在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Boosting the circularly polarized luminescence of pyrene-tiaraed pillararenes through mechanically locking》的研究论文,Jing-Lin Song为论文第一作者,王威研究员为论文通讯作者。

王威,华东师范大学化学与分子工程学院研究员。2011年本科毕业于四川大学(导师:游劲松教授/兰静波教授),2016年在华东师范大学取得博士学位(导师:杨海波教授)。2016-2019年在瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich, Switzerland)从事博士后研究(合作导师:A. Dieter Schlüter教授);2019年加入华东师范大学。

王威研究员主要从事化学拓扑学、机械立体化学和机械互锁大分子的研究。

为解决这个关键问题,作者开发了一种机械锁定方法,通过形成相应的[2]轮烷,将芘柱[5]芳烃的不对称因子(glum)值提高到0.015。

更重要的是,利用稳定锁定的共构象,这些所得的[2]轮烷在不同的溶剂和较宽的浓度范围内保持优异的CPL性能,使其成为实际应用的有希望的候选物。

根据这项概念验证研究,作者不仅成功地开发了一种强大的策略来合理设计具有所需CPL性能的手性发光材料,而且还为构建智能手性材料提供了一个有前景的平台。

图1:设计概念图

图2:合成路线图

图3:单晶X射线结构图

图4:手性光学性能图

图5:浓度依赖性荧光和CPL光谱图

图6:计算模拟图

综上,这项研究通过机械锁定方法成功提升了芘修饰的柱[5]芳烃的圆偏振发光(CPL)性能,通过形成相应的[2]轮烷,实现了高达0.015的不对称因子(glum)值,同时保持了在多种溶剂和宽浓度范围内的优异CPL性能。

该研究不仅为设计具有所需CPL性能的手性发光材料提供了一种强有力的策略,而且为构建智能手性材料提供了一个有前景的平台,这对于开发新型的显示技术、信息加密和手性传感等领域具有重要意义。

Song, JL., Chen, C., Li, X. et al. Boosting the circularly polarized luminescence of pyrene-tiaraed pillararenes through mechanically locking. Nat. Commun., (2024).

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