手性胺诱导合成CPL性能可调的超薄手性COFs纳米片及其JACS封面

圆偏振发光(Circularly Polarized Luminesence，CPL)是指手性发光体在激发下产生左旋和右旋偏振光不对等的现象。CPL来源于材料的激发态手性，依赖材料的手性和荧光。具有CPL活性的手性材料在化学传感、生物探针、三维显示光催化不对称合成等领域具有广阔的应用前景，成为近年来化学材料领域的研究热点。与传统的具有CPL活性的材料，如有机分子、聚合物、金属-有机配合物和液晶等相比，共价有机框架材料（Covalent Organic Framework，COFs）COFs作为一类新兴的晶态多孔材料，因其结构的可设计性、多样性，功能的可调节性以及化学性质的稳定性具有广泛的应用潜力。目前具有CPL活性的且结晶性好的COFs材料还没有被报道。具有超薄纳米片结构的二维COFs可以有效地防止因π-π堆积等因素引起的荧光猝灭。在二维COFs中同时引入手性和发光功能是获得具有圆偏振发光（CPL）材料的有效途径，但目前仍然具有很大挑战。

在中科院青促会资助下，中国科学院福建物质结构研究所张健研究员和谷志刚研究员(第八批会员)等人通过手性诱导合策略制备超薄手性COFs纳米片以及探讨其在圆偏振发光领域的应用中取得了重要进展。

本工作中研究人员首次将手性胺诱导合成chiral COFs（CCOFs）以及“自下而上”获得COFs纳米片（NS）的策略相结合，制备了具有优异CPL性能的超薄CCOFs NS材料。在手性1-萘乙胺和疏水基三甲基苯胺两种单胺存在下，利用1,3,5-三羟基三醛与联吡啶二胺缩合得到CCOF，单胺抑制了π-π堆积引起的荧光猝灭，形成了超薄发光的CCOF NS。得到的CCOFs NS具有强的手性和强烈的红色CPL性能，其发光不对称因子|glum|高达0.02。随后，研究人员将含羧基的绿色和蓝色荧光染料分子后修饰到CCOFs NS上以实现颜色可调的CPL。由于CCOFs和染料基团之间存在较强的手性和能量转移，所获得的CCOFs/Dyes具有可调和放大的CPL性能，|glum|可达0.1，是CCOF纳米片的5倍。此外，研究人员将CCOFs NS分散在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质中获得透明柔性的COFs/PDMS薄膜，可用于实际的CPL应用。该研究为通过手性诱导制备具有强可控CPL的超薄CCOFs NS开辟了一条新的途径，为开发实用的新一代圆偏振光学薄膜材料提供了新的策略和新材料。

相关研究成果以“Chiral-Induced Ultrathin Covalent Organic Frameworks Nanosheets with Tunable Circularly Polarized Luminescence” 为题发表在J. Am. Chem. Soc.上，并被选为当期封面文章。该工作的第一作者是中国科学院大学博士生陈浩，通讯作者为谷志刚研究员。上述工作得到国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、福建光电信息科学与技术创新实验室等项目的资助。

该论文信息链接：

Chiral-Induced Ultrathin Covalent Organic Frameworks Nanosheets with Tunable Circularly Polarized Luminescence, H. Chen, Z.-G. Gu*, and J. Zhang, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 16, 7245–7252.

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abstract/10.1021/jacs.2c00285