Quand les points quantiques rencontrent les élastomères à cristaux liquides en phase bleue

Les matériaux à luminescence à polarisation circulaire (CPL) ont attiré une attention considérable en raison de leurs applications potentielles dans de nombreux domaines, tels que les capteurs moléculaires, le cryptage de l’information et le stockage optique. Jusqu’à présent, l’utilisation de cristaux liquides cholestériques (CLC) à superstructure hélicoïdale s’est avérée être un moyen efficace pour amplifier la valeur de la morosité. Cependant, les matériaux CPL construits à partir de CLC à petites molécules sont souvent confinés aux cellules LC, limitant leurs applications pratiques dans certains scénarios.

Les films polymères CLC ont une réactivité limitée aux stimuli externes en raison de leur superstructure hélicoïdale gelée à l’état solide. Pendant ce temps, que ce soit dans les polymères CLC ou les CLC à petites molécules, les valeurs de glu amplifiées du CPL sont généralement obtenues par correspondance entre la bande d’émission et la bande de réflexion du système, cela nécessite une modulation précise de la quantité d’agent chiral ajoutée au système.

Dans un nouveau journal publié dans Lumière : science et applicationsune équipe de scientifiques dirigée par le professeur Jinbao Guo du Collège de science et d’ingénierie des matériaux de l’Université de technologie chimique de Pékin, en Chine, et le professeur Quan Li de l’Institut des matériaux avancés et de l’École de chimie et de génie chimique de l’Université du Sud-Est, en Chine, ont démontré un nouveau matériau actif CPL à l’état solide en incorporant des points quantiques (QD) dans des élastomères à cristaux liquides en phase bleue (BPLCE).

Le CPL en couleur visualisé avec la plus grande valeur absolue de glum allant jusqu’à 0,74 est obtenu en dopant les émetteurs QD rouges, verts et bleus, respectivement. Plus intéressant encore, les signaux CD des BPLCE et CLCE sont similaires, alors que leurs signaux CPL sont opposés, démontrant que les mécanismes induisant les signaux CPL dans les BPLCE et les CLCE ne sont pas les mêmes. En particulier, les CLCE droitiers reflètent sélectivement le RCP et transmettent le LCP.

Lorsque la bande interdite photonique des CLCE correspond partiellement ou complètement au spectre d’émission des molécules luminescentes, le CPL droit excité est réfléchi. Dans le même temps, seul le CPL gaucher généré est transmis. Par conséquent, les CLCE droitiers ont généré un signal CPL gaucher. Cependant, la réflexion sélective n’est pas la cause de l’induction de signaux CPL dans les BPLCE.

Comme on le sait, les BPLCE présentent une structure 3D hautement ordonnée et un environnement fortement chiral. Une fois les QD dans le mélange BPLCE, ils participent au processus d’auto-assemblage avec les molécules pour former des structures 3D supramoléculaires. En conséquence, les BPLCE droitiers induisent un signal CPL droitier et produisent une valeur de glum plus élevée même lorsqu’il n’y a pas de correspondance entre les PBG et les bandes d’émission des QD.

L’échantillon présente une bonne stabilité thermique, conservant de forts signaux de réflectance et de fluorescence jusqu’à 80 °C grâce au réseau entièrement polymérisé. De plus, grâce à l’introduction d’un agent de réticulation flexible, l’échantillon présente d’excellentes capacités d’étirement. Ces scientifiques ont étudié l’influence de la stimulation par force mécanique sur le signal CPL de l’échantillon.

Ils ont expliqué : « Lorsque l’échantillon subit un étirement mécanique uniaxial, son réseau subit une extension longitudinale, conduisant à la perturbation de sa structure chirale. En conséquence, il y a un changement notable dans le signal CPL, passant d’observable à indétectable. »

« La disparition du signal CPL induite par la force mécanique est temporaire. Lorsque la force externe est supprimée, QD-BPLCE revient automatiquement à son état initial et le signal CPL réapparaît. Dans notre travail, en activant les liaisons disulfure dynamiques au sein du QD -BPLCE, les changements de réseau induits par l’étirement peuvent être corrigés, conduisant finalement à l’extinction permanente des signaux CPL », ont-ils ajouté.

« Cette étude démontre le potentiel de développement de matériaux fonctionnels CPL à travers les structures photoniques des BPLCE, suggérant l’avancement des matériaux actifs CPL basés sur les BPLCE pour les applications de codage optique et de stockage d’informations. »