圆偏振发光(Circularly polarized luminescence, CPL)材料因其独特的光学特性,在三维显示、光通信、信息加密和自旋光电子学等领域具有重要应用价值。然而,传统碳点(carbon dots, CDs)由于结构组成复杂、表面结构难以精准调控,其手性构筑和手性传递效率受到限制,难以兼顾优异的圆偏振发光性能与器件应用需求。因此,发展精准可控的碳点手性调控策略,实现高性能圆偏振电致发光,是当前碳基光电子材料领域的重要科学挑战。
针对这一挑战,袁方龙教授课题组提出了一种基于手性螺烯-氟化π共轭碳点超分子组装的手性调控策略,实现了碳点体系中高效手性传递及圆偏振电致发光性能提升。研究团队通过氟化π共轭分子设计,调控碳点的表面化学结构及分子间相互作用,促进碳点形成有序超分子组装结构;进一步引入手性螺烯分子,实现手性信息向碳点组装体系的有效传递与放大。研究发现,氟化π共轭碳点中的氟、羰基及氨基等功能基团能够增强分子间氢键和静电相互作用,促进碳点有序排列,为手性构筑和圆偏振光学性能调控提供了稳定的结构基础。基于该策略,研究团队成功构筑了具有优异圆偏振光学响应的碳点超分子组装体系,并进一步将其应用于圆偏振电致发光器件。所制备器件实现了高亮度、高响应速度和优异圆偏振性能的协同提升,展示了碳点材料在高性能圆偏振光电子器件领域的应用潜力。
该研究工作近期以“Fluorinated π-conjugated carbon dot nanoassemblies enable efficient circularly polarized electroluminescence”为题在Nature Communications 期刊发表(https://www.nature.com/articles/s41467-026-75758-3)。论文共同第一作者为2024届博士毕业生石钰鑫和2025级博士生滕茜,通讯作者为范楼珍教授和袁方龙教授。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金及北京师范大学等项目的资助。