离子自组装构筑可调控发光液晶薄膜材料

偏振发光薄膜材料在液晶显示、数据存储、量子通信、立体显示、彩色像投射等领域具有巨大的应用价值。特别是对于液晶显示器，为了获得所需的偏振光，需要在面光源前面增加一层偏振膜，结果只有40%的光能够通过，而其余的60%的被阻隔，从而造成大量电能的浪费，因此研究开偏振发光光源是降低液晶显示器能耗的关键。本项目的研究目的就是探索简单和环保的有机聚合物荧光偏光膜的制备方法，为此需要研究有机发光基团的有序化排列，研究在保证不发生荧光淬灭的条件下，提高在固体中发光单元的荧光效率；研究多组分、多功能单元的离子共组装，构筑具有液晶特性的有机发光薄膜。我们还将研究圆偏振荧光膜的制备方法。圆偏振光可以通过1/4斩波片转化为线性偏振光，因此新的研究内容丰富了偏光膜制备的途径。. 项目执行过程中取得如下结果：（1）离子自组装荧光膜，借助外部刺激实现线偏振发光：将聚电解质和带相反电荷的功能单体在水溶液混合组装，生成具有有序结构的自组装体。组装体被重新溶解后旋涂成膜，通过表面摩擦或偏振光辐照等外部刺激，可以实现发光单元的有序化排列，进而获得偏光发光膜。其中含液晶相态发光膜具有“热致增强效应”，可进一步放大荧光偏振度，因此我们获得了偏振度高达6.0的有机荧光膜，是目前文献报告的最高偏振度值；（2）手性单元与发光单体离子自组装，通过手性传递实现圆偏振发光：将带有相反电荷的发光单体四苯乙烯（TPE）衍生物与手性单体联二萘酚（BNP）衍生物在水溶液中沉淀离子组装，形成离子化合物对映异构体。我们发现手性光学特性从BNP向非手性的发光单元TPE传递，从而诱导TPE圆偏振发光，这种组装体不需要外部刺激，自身实现发光单元的有序排列；（3）胆甾型液晶和发光单元化学键桥链，液晶螺旋结构诱导圆偏振光输出：将发光单元（TPE衍生物）和胆甾型液晶共价连接，利用后者自然形成螺旋结构的特征，实现对发光单元发射光的自动调节。发现温度可以控制胆甾型液晶组装体的螺距，进而对发射光波长和强度进行调节；这项研究成果可以对偏振光颜色进行调控，具有重要的使用价值；（4）手性化合物与发光单元共价桥链，实现手性转移和荧光圆偏振的可控翻转：将手性胺化合物与荧光单元（TPE衍生物）化学连接，不仅实现圆偏振荧光发射，而且发现在溶剂或者温度的调节下可以实现手性反转，即实现左旋和右旋的自由调控。这项有趣的实验结果为新的光学器件的设计提供了新思路。