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🌈【Angew. Chem.】突破5种发光调控！环状偏振激发态发光新策略揭秘 ​

文章标题：Bright and Color-Tunable Circularly Polarized Excimer Emission from Pre-Organized, Naphthalene Diimide Molecular Designs
通讯作者：Prof. Subi J. George
文章链接：https://doi.org/10.1002/ange.202520385

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文章概要 ​

在本研究中，作者提出了一种全新的分子设计策略，成功实现了可调色的环状偏振激发态发光（CPEE），这是激发态手性光学材料领域的一项重大突破。该策略基于预组织化的萘酰亚胺（NDI）分子结构，通过精妙的分子工程实现了激基缔合物（excimer）发光的手性调控与颜色调控。

🔬研究背景与挑战 ​

环状偏振发光（CPL）材料在光电子器件、信息加密、生物成像等领域具有广泛应用。然而，传统CPL材料多依赖基态手性结构，难以实现激发态手性控制，尤其是激基缔合物发光的手性调控更是鲜有报道。激基缔合物发光通常具有宽谱、红移等优势，但其手性调控难度大，发光颜色也不易调节。

🧪分子设计与策略亮点 ​

本研究设计了一系列NDI衍生物，通过氢键驱动的预组织化策略，在分子层面构建出高度有序的π-堆积结构。该结构在激发态下形成稳定的激基缔合物，进而实现了以下五大调控特性：

  1. 激发态手性控制：通过分子排列诱导激基缔合物发光具有环状偏振特性。
  2. 颜色可调性：通过改变取代基与堆积方式，实现从蓝光到橙光的发光调控。
  3. 高CPL效率：获得了高达10⁻²量级的g_lum值，远超多数传统CPL材料。
  4. 多态发光响应：材料在不同溶剂、温度、浓度下展现出多种发光行为。
  5. 固态发光增强：在固态薄膜中仍保持强CPEE信号，具备器件应用潜力。

📊关键实验结果 ​

  • 通过圆偏振光谱（CD）与圆偏振发光（CPL）测试，确认了激基缔合物发光的手性来源。
  • 荧光光谱显示，NDI衍生物在不同环境下发光波长可调范围达100 nm以上。
  • 通过X射线晶体学分析，揭示了分子间氢键与π-π堆积的协同作用是实现CPEE的关键。
  • 在固态薄膜中，材料仍保持高强度CPL信号，表明其在光电子器件中的应用潜力。

🌟研究意义与展望 ​

本研究首次系统性地展示了激基缔合物发光的手性调控与颜色调控可以通过分子预组织化实现，为激发态手性光学材料的设计提供了全新思路。该策略不仅拓展了CPL材料的设计维度，也为未来开发多功能光学器件（如手性OLED、光学传感器）奠定了基础。

此外，作者还指出，该策略可拓展至其他芳香族体系与非共价驱动方式，未来有望实现更广谱、更高效率的CPEE材料体系。