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Angew：兰州大学张浩力教授课题组报道有机微螺旋激光

来源：化学加网   SixMol   2020-05-29
导读：近日，兰州大学张浩力教授团队的孙春霖副教授与中国科学院化学研究所姚建年院士以及首都师范大学付红兵教授合作报道了有机微螺旋激光，相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。
一束光束，沿着发射方向电磁矢量可以具有逆时针螺旋和顺时螺旋两种手性发光方向，分别称为左旋偏振光和右旋偏振光。手性发光材料是研究手性的产生、传递、放大等机制提的必要光源材料，在自旋信息通讯与存储，生物活性检测以及3D显示方面具有不可替代的作用。激光已经成为近一百年中最伟大的发明之一。为满足极限条件下应用需求，激光其的能量提升和脉宽压缩不断刷新着记录。而另一方面很多应用又在要求激光小型化、微型化。

微纳激光器是工作介质尺寸和共振腔体积在波长或亚波长尺度的小型化激光器，是纳米技术和激光技术与交叉融合产生的研究前沿。有机固态半导体激光器因其在未来光子电路中的潜在应用而引起了越来越多的兴趣。有机微纳激光器具有与传统无机激光器不同的特性，而如果能够实现有机微纳结构的高效手性发光进而实现手性激光，将为有机光子学的研究带来新的发展机遇。然而实现有机手性微纳激光，还存在材料和机制理解等多方面的瓶颈问题。首先是有机材料本身手性发光不对称因子（glum）较低，难以满足有机手性激光的实际要求；然后就是目前对有机手性激光器工作原理和机制还没有充分的认识。
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近日，兰州大学张浩力教授团队的孙春霖副教授与中国科学院化学研究所姚建年院士以及首都师范大学付红兵教授合作，利用非手性二苯乙烯基苯衍生物（HM-DSB）分子，形成手性的有机微螺旋形貌。手性微纳结构锁定了分子的手性构象，获得了不对称因子glum最高为0.088的发光螺旋结构。首次通过激光显微切割方式调整手性螺旋共振腔，实现了螺旋微纳腔的激射现象。
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在本文中，研究人员通过优化自组装条件，形成了具有手性形貌的有机微螺旋结构。使用微区光谱系统，可以分别对左右手性形貌单根螺旋结构进行系统地光子学表征。发现手性微螺旋具有独特的光子特性，包括依赖于螺旋度的圆偏振发光（CPL），周期性光波导和依赖于长度的激射行为。从有机微螺旋线成功观察到激光行为，将手性发光设计理念从研究分子手性扩展到考察有机光子材料的形貌手性，为手性光子学器件提供了新的设计策略。
这部分工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2020, 10.1002/anie.202002797)上。
作者为：Dr. Chun-Lin Sun, Dr. Jun Li, Qi‐Wei Song, Yu Ma, Ze-Qi Zhang, Jian-Bo De, Prof. Qing Liao,  Prof. Hongbing Fu,  Prof. Jiannian Yao, Prof. Hao-Li Zhang
作者简介：
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张浩力，1994年于兰州大学化学系有机化学专业获得学士学位，1999年经兰州大学化学系与北京大学化学与分子工程学院联合培养获得理学博士学位，1999年和2002年先后在英国利兹大学与牛津大学从事博士后研究，2004年6月被兰州大学聘为教授，现任功能有机分子化学国家重点实验室副主任，化学化工学院副院长。张浩力教授主要从事新型有机半导体材料和有机固态发光材料的设计与合成工作。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.和Adv. Funct.Mater.等学术杂志上发表SCI论文260余篇，论文引用超过8000次，H因子45。张浩力曾荣获亚洲化学会“Asian Rising Stars”、“甘肃省自然科学一等奖”、“中国侨界(创新人才)贡献奖”等奖项，2015年获自然科学基金委杰出青年基金资助，先后入选科技部科技创新人才推进计划，国家“万人计划”，甘肃省领军人才（第一层次）等。现为英国皇家化学会会士（FRSC）、中国化学会纳米化学专业委员会副秘书长，Chem. Soc. Rev.、《科学通报》、《中国化学快报》、《物理化学》等刊物编委。美国阿拉巴马大学兼职教授，享受国务院政府特殊津贴。
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付红兵，首都师范大学化学系教授，光功能材料与器件北京市重点实验室主任。本科毕业于兰州大学，在中国科学院化学研究所获得理学博士学位，先后在比利时鲁汶大学和美国科罗拉多州立大学从事博士后研究。一直从事有机微纳光电功能材料的可控组装、物化性能研究与器件集成等方面的工作，已发表高水平论文160余篇，包括Nat. Commun. (1)，在J. Am. Chem. Soc. (12)，Adv. Mater. (12)，Angew. Chem. Int. Ed. (11)等，文章他引4000多次。 2006年3月入选中国科学院“百人计划”，2009年获国家杰出青年基金资助，2014年入选科技部中青年科技创新领军人才， 2016年入选国家“万人计划”领军人才，并在2004年和2014年先后两次以第三完成人身份获国家自然科学二等奖。现任《物理化学学报》和《化学学报》编委，是基金委“光功能材料的设计、制备与物化性能” 创新群体学术带头人，是科技部973项目“有机微纳晶态材料的可控制备和器件集成”的首席科学家。


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