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  圓偏振發光（Circularly Polarized Luminescence, CPL）材料因其能夠直接發射具有特定手性的圓偏振光，在三維顯示、手性光催化、光學傳感、可調諧激光器、信息存儲與加密等前沿領域展現出巨大的應用潛力，已成為手性光子學與先進光學材料研究的熱點方向。傳統方法通常依賴線性偏振片與四分之一波片的組合來產生圓偏振光，不僅結構復雜，還常伴隨較高的能量損耗和相位失配等問題。相比之下，具有CPL活性的手性發光材料可直接發射圓偏振光，顯著提升光能利用效率，有效克服傳統物理手段在生成圓偏振光方面的固有局限。然而，如何實現高發光不對稱因子（g_lum）的CPL材料，仍是當前該領域面臨的核心挑戰之一。膽甾相液晶組裝體系憑借其獨特的周期性螺旋超結構和優異的自組裝特性，為解決這一關鍵科學難題提供了極具前景的研究平臺。借助該體系，有望實現對高性能、動態可調CPL材料的精準構筑與深入開發。

  2026年1月30日，同濟大學化學科學與工程學院劉國鋒研究員團隊在《Advanced Functional Materials》上發表了題為“Dynamic Modulation of Circularly Polarized Luminescence in Cholesteric Liquid Crystal Systems: Mechanisms, Strategies, and Beyond”的綜述文章。該文章系統梳理了膽甾相液晶（CLCs）這一明星體系中實現圓偏振發光動態調控的基礎機制與主要策略，并展望了其在智能手性光子器件中的應用前景。

  文章詳細闡述了實現膽甾相液晶（CLCs）體系中圓偏振發光（CPL）動態調控的四大核心物理機制，構建了從微觀分子結構變化到宏觀光學響應的完整調控框架。1）外場刺激調控機制：通過施加外部刺激（如電場、溫度或光），可誘導液晶體系在不同介晶相（例如向列相、膽甾相和近晶相）之間發生可逆相變，從而調控其整體有序度與光學各向異性，實現對圓偏振發光（CPL）的“開關”切換或強度調制。2）螺距調控機制：通過調控手性摻雜劑的濃度，或引入光/熱響應型分子以調節其螺旋扭曲能力，可精確調控CLCs的螺旋螺距，進而動態調控其光子禁帶位置，實現CPL發射波長的可逆調諧，并有效增強其g_lum值。3）超分子手性反轉機制：通過手性摻雜劑分子構象或堆積方式對外界刺激（如濃度變化、光、熱等）的響應，可誘導CLCs整體螺旋結構發生左手性與右手性之間的可逆反轉，從而直接實現其CPL信號偏振方向的翻轉。4) 二向色染料調控機制：通過引入具有各向異性光吸收特性的二向色性染料，利用其躍遷偶極矩方向與液晶指向矢之間的耦合關系，并結合光或熱刺激調控染料分子的取向序參數，可在不改變CLCs螺旋結構的前提下，實現對CPL信號（如手性和發射強度）的獨立調控。上述四種機制相互關聯、互為補充，共同構建了一個可對CPL波長、強度及偏振態進行多維度、動態且可逆調控的完整策略體系。

圖1. 圖1. CLCs中CPL的動態調節機制與策略

  論文進一步梳理了構建具有CPL活性膽甾相液晶材料體系的三大核心設計策略。第一，液晶分子自組裝策略：通過共價鍵將發光基團與手性單元集成于單一液晶分子中，利用其自組裝能力直接構筑具有螺旋有序結構的發光液晶相。該策略所得材料結構均一、手性與發光功能高度協同，但分子合成通常較為復雜。第二，多組分共組裝策略：該策略具有高度靈活性，可分為兩類：（i）將兼具發光與手性功能的分子作為摻雜劑引入非手性液晶主體中，使其同時充當發光中心與手性源；（ii）將非手性發光分子、手性摻雜劑與非手性液晶主體三者共混組裝，實現手性源與發光中心的功能解耦。后者不僅簡化了分子合成，還便于獨立優化各組分性能，有利于多功能集成。第三，手性信號傳遞策略：借助CLCs基質的螺旋結構作為手性模板，或通過F?rster共振能量轉移（FRET）等過程，將手性信息高效傳遞至非手性發光客體，誘導其產生CPL。該策略有效拓展了發光材料的選擇范圍，并顯著提升了CPL性能。上述策略不僅顯著增強了發光不對稱因子（g_lum），還為構建對外部刺激（如光、熱、電場等）響應的動態CPL體系奠定了堅實的材料基礎。

圖2. CLC系統中CPL生成機制

  最后，基于上述調控機制與材料設計策略，文章系統梳理了實現圓偏振發光（CPL）發射波長、發光不對稱因子（g_lum）及偏振態動態調控的多種有效途徑，并展示了這些可調CPL體系在手性光學開關、邏輯門運算、信息加密與防偽等前沿領域的應用潛力。例如，借助光、電、熱等多重外部刺激，可實現CPL信號的實時切換、手性反轉與多態輸出，為構建高安全性光學信息加密系統和可重構手性光子器件奠定了堅實基礎。

  總而言之，膽甾相液晶體系憑借其獨特的螺旋有序結構、優異的多重刺激響應性以及高效的手性放大能力，已成為開發高性能、智能化、動態可調CPL材料極具競爭力的平臺。該綜述系統梳理了CLCs組裝體系中CPL材料的調控機制、構建策略及典型應用場景，為該領域的未來發展指明了方向。同時，文章深入剖析了當前面臨的關鍵挑戰：例如，如何在動態調制過程中協同實現高發光不對稱因子（g_lum）與高光致發光量子產率；如何提升材料（尤其是固態薄膜）在多次循環刺激下的穩定性與抗疲勞性能；以及如何實現大面積、均勻化、可圖案化的器件加工與集成。解決上述問題，亟需材料科學、化學、物理學、光學工程與微納制造等多學科的深度交叉融合。未來的研究應聚焦于深入揭示“分子結構—超分子組裝—光學性能—動態響應”之間的內在關聯，發展新型響應性構筑單元與可控自組裝策略，并加速從實驗室原型向實用化器件的轉化進程。隨著相關科學認知的深化和技術瓶頸的逐步突破，動態CPL材料有望在下一代三維顯示、超高密度光子信息存儲、生物相容性手性傳感芯片以及高安全等級防偽等前沿領域實現革命性應用，持續推動手性光子學邁向更廣闊的發展空間。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.74334