Bei der Entwicklung chiraler Materialien werden häufig Elektronenmikroskopie, Polarimeter oder andere spektroskopische Methoden eingesetzt, um die Chiralität oder Asymmetrie von Materialien zu analysieren und zu diskutieren. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der zirkular polarisierten Lumineszenzspektroskopie (CPL) ist die CPL-Spektroskopie zu einer wichtigen Technik zur Charakterisierung der Chiralität lumineszierender Materialien geworden.
Studien haben gezeigt, dass neben chiralen Strukturen, die die CPL-Lumineszenz induzieren, auch nicht-chirale geordnete Strukturen einen erheblichen Einfluss auf CPL-Signale haben können. Diese nichtchiralen Strukturen beeinflussen hauptsächlich CPL-Signale auf der Mikro- oder Makropartikelskala, und es ist schwierig, ihren Einfluss auf CPL-Signale durch einfache universelle makroskopische Messmethoden auszudrücken.
Basierend auf Forschungsergebnissen in den Bereichen polarisiertes Licht und molekulare Spontanstrahlung hat die Forschungsgruppe von Professor Xiang Ma an der East China University of Science and Technology kürzlich Experimente entworfen und ein Modell erstellt, das auf dem Skaleneffekt geordneter Medien basiert, um den Einfluss von Medien zu quantifizieren Bestellung auf dem CPL-Signal.
Im Vergleich zur CPL-Emission, die durch den potenziell chiralen angeregten Zustand von Molekülen induziert wird, ist auch der Skaleneffekt geordneter Medien auf das CPL-Signal lumineszierender Materialien signifikant. Die Studie ergab außerdem, dass die Messentropie bei der CPL-Messung der dominierende Faktor ist, der die Isotropie und Anisotropie von CPL-Signalen bestimmt.
L ist die Übertragungsentfernung (anisotrope Skala) in einem einheitlichen Medium und R ist die kritische Skala des Skaleneffekts. Wenn L. Das auf der Skalartheorie basierende Skaleneffektmodell kann nicht nur eine Erklärung für die CPL-Emission liefern, die durch die chirale Anordnung von nicht-chiralem Material induziert wird, sondern auch beweisen, dass der Skaleneffekt der spiegelbildlichen chiralen Spiralanordnungsstrukturmedien CPL-Signale induzieren kann entgegengesetzte Symbole und gleiche Intensität.
Der Unterschied zwischen CPL und linear polarisiertem Licht (LPL) ist die Phasendifferenz zwischen ihren elektrischen Vektoren. Die Forscher fanden heraus, dass das im Experiment gemessene CPL-Signal hauptsächlich die CPL-Komponente im allgemeinen elliptisch polarisierten Lichtsignal ist. Dies weist darauf hin, dass der Unterschied zwischen anisotropen und isotropen Signalen sehr gering ist, wenn das lumineszierende Material spontan polarisiertes Licht ausstrahlt.
Das Phänomen kann durch die Messung der Entropie erklärt werden, und es wird eine vereinfachte Darstellung erstellt, die das Verständnis des Konzepts der Messung der Entropie erleichtert. Wenn die Messentropie klein ist, ist das gemessene CPL-Signal anisotrop und die Größe des CPL-Signals hängt von der langen und kurzen Achse der entsprechenden Ellipse ab; Wenn die Messentropie groß ist, ist das gemessene CPL-Signal isotrop.
In dieser Studie entwickelten die Autoren eine äußerst vielseitige Strategie zur Untersuchung von CPL-Spontanstrahlungsmaterialien mit kontrollierbarer CPL-Emissionswellenlänge und kontrollierbaren Signalen und führten Anisotropie ein, um CPL-Signale mithilfe der Dünnfilm-Streckmethode (PVA-Film) zu beeinflussen. Verschiedene lumineszierende Materialien mit unterschiedlichen Mechanismen wurden verwendet, um die Auswirkung der makroskopischen Anisotropie auf CPL-Signale, einschließlich Mikrodispersions- und Mikroaggregationszustände, zu diskutieren.
Der unbehandelte PVA-Film hatte kein CPL-Signal. Die Forscher verwendeten Materialien wie Rhodamin B, CdSe-Quantenpunkte, aggregationsinduzierten Lumineszenzfarbstoff Tetraphenylethen (TPE) und einen Perowskit-Lumineszenzfilm, um diese Strategie zu verifizieren, und stellten fest, dass die vorbereiteten Materialien im Allgemeinen CPL-Signale aufwiesen und der Lumineszenzmechanismus keinen Einfluss darauf hatte CPL-Signale.
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht National Science Review.
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Siyu Sun et al., Skaleneffekt des zirkular polarisierten Lumineszenzsignals der Materie, National Science Review (2023). DOI: 10.1093/nsr/nwad072