研究背景
手性材料因其非中心對稱結構而展現(xiàn)出獨特的物理性質，如圓二色性（CD）和圓偏振發(fā)光（CPL），在3D顯示、光學防偽和信息存儲等領域具有廣闊的應用前景。然而，傳統(tǒng)的鹵化物鈣鈦礦材料由于其中心對稱結構而缺乏手性，限制了其在CPL領域的應用。近年來，通過將鈣鈦礦與手性有機分子或手性模板結合，為賦予鈣鈦礦手性特性提供了一種可行的策略。盡管如此，構建高性能CPL活性鈣鈦礦材料仍然是一個挑戰(zhàn)，尤其是在實現(xiàn)高光致發(fā)光量子產率（QY）和大發(fā)光不對稱因子（|g???|）方面。
2025年10月17日，武漢工程大學任杰鋆、廈門大學張楚人、蘭州大學王育華團隊在Advanced Functional Materials期刊上發(fā)表了題為“Amplifying the Circularly Polarized Luminescence of CsPbBr? Nanocrystals by Chiral Metal–Organic Frameworks: In-Situ Growth, Chiral Assemble, and Chirality Transfer”的論文。任杰鋆老師為本論文的第一和通訊作者，武漢工程大學為本論文的第一通訊單位。
研究內容
該研究以手性金屬有機框架（L/D-MOFs）的螺旋通道為手性模板，原位生長溴化銫鉛（CsPbBr?）鈣鈦礦納米晶（NCs），成功制備出具有高發(fā)光不對稱因子（|g???|，8.39×10?3）和高光致發(fā)光量子產率（QY，78%）的圓偏振發(fā)光活性材料 CsPbBr?@L/D-MOFs。基于同步輻射的 X 射線吸收光譜清晰證實，嵌入的 CsPbBr?納米晶通過強鎘-溴（Cd-Br）配位鍵繼承了 L/D-MOFs 的螺旋結構，從而實現(xiàn)了手性從 L/D-MOFs 到 CsPbBr?納米晶的傳遞。此外，從手性 L/D-MOFs 到 CsPbBr?納米晶的高效福斯特共振能量轉移（FRET）進一步放大了 CsPbBr?納米晶的圓偏振發(fā)光信號。憑借優(yōu)異的圓偏振發(fā)光性能和可調諧發(fā)射特性，CsPbX?@L/D-MOFs 在圓偏振發(fā)光發(fā)光二極管（CPL-LEDs）中展現(xiàn)出巨大應用潛力。該研究為合理設計高性能圓偏振發(fā)光活性鈣鈦礦材料提供了可行策略，并為手性傳遞機制提供了深刻見解。
文章亮點
高性能CPL活性：通過將CsPbBr? NCs嵌入手性L/D-MOFs中，實現(xiàn)了高達8.39×10?3的|g???|和78%的QY，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鈣鈦礦材料。
手性轉移機制：通過DFT計算和XAS分析，揭示了CsPbBr? NCs通過強Cd─Br配位鍵從L/D-MOFs繼承手性的機制，并通過FRET進一步增強CPL信號。
光致發(fā)光性能提升：通過飛秒瞬態(tài)吸收（fs-TA）光譜分析，證實了L/D-MOFs封裝有效抑制了CsPbBr? NCs的非輻射復合，顯著提高了QY。
CPL-LEDs應用潛力：基于CsPbBr?@L/D-MOFs的白光LED展現(xiàn)出高發(fā)光效率（68.6 lm/W）和出色的運行穩(wěn)定性，為CPL-LEDs的實際應用提供了有力支持。
顏色可調性：通過調整CsPbBr? NCs的含量和陰離子交換反應，實現(xiàn)了從藍光到紅光的全可見光譜發(fā)射，展示了良好的顏色可調性。
結論與展望
該研究通過將CsPbBr3鈣鈦礦納米晶體（NCs）嵌入手性金屬-有機框架（L/D-MOFs）中，成功制備了具有高圓偏振發(fā)光（CPL）活性的復合材料CsPbBr?@L/D-MOFs。這些復合材料展現(xiàn)出高達8.39×10?3的發(fā)光不對稱因子（|g???|）和78%的光致發(fā)光量子產率（QY），顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鈣鈦礦材料。研究揭示了CsPbBr? NCs通過強Cd─Br配位鍵從L/D-MOFs繼承手性的機制，并通過F?rster共振能量轉移（FRET）進一步顯著增強了CPL信號。此外，這些復合材料在CPL-LEDs中展現(xiàn)出巨大的應用潛力，基于CsPbBr?@L/D-MOFs的白光LED展現(xiàn)出高發(fā)光效率（68.6 lm/W）和出色的運行穩(wěn)定性。這一成果不僅為構建高性能CPL活性鈣鈦礦材料提供了一種有效的策略，還為理解手性轉移機制提供了深刻的見解。未來的研究可以進一步探索其他手性模板和鈣鈦礦材料的組合，以實現(xiàn)更廣泛的CPL應用。此外，通過優(yōu)化材料的結構和制備工藝，有望進一步提高CPL性能和穩(wěn)定性，推動CPL-LEDs在3D顯示、光學防偽和信息存儲等領域的實際應用。
文獻來源
J. Ren, B. Dong, X. Zhou, et. al., Amplifying the Circularly Polarized Luminescence of CsPbBr? Nanocrystals by Chiral Metal–Organic Frameworks: In-Situ Growth, Chiral Assemble, and Chirality Transfer, Adv. Funct. Mater., 2025, e22001.
鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202522001
原文轉載自：手性功能材料
（審核：江學良 熊禮威）
