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Angew：蘭州大學(xué)張浩力教授課題組報道有機(jī)微螺旋激光

來源：化學(xué)加網(wǎng)   SixMol   2020-05-29
導(dǎo)讀：近日，蘭州大學(xué)張浩力教授團(tuán)隊(duì)的孫春霖副教授與中國科學(xué)院化學(xué)研究所姚建年院士以及首都師范大學(xué)付紅兵教授合作報道了有機(jī)微螺旋激光，相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。
一束光束，沿著發(fā)射方向電磁矢量可以具有逆時針螺旋和順時螺旋兩種手性發(fā)光方向，分別稱為左旋偏振光和右旋偏振光。手性發(fā)光材料是研究手性的產(chǎn)生、傳遞、放大等機(jī)制提的必要光源材料，在自旋信息通訊與存儲，生物活性檢測以及3D顯示方面具有不可替代的作用。激光已經(jīng)成為近一百年中最偉大的發(fā)明之一。為滿足極限條件下應(yīng)用需求，激光其的能量提升和脈寬壓縮不斷刷新著記錄。而另一方面很多應(yīng)用又在要求激光小型化、微型化。

微納激光器是工作介質(zhì)尺寸和共振腔體積在波長或亞波長尺度的小型化激光器，是納米技術(shù)和激光技術(shù)與交叉融合產(chǎn)生的研究前沿。有機(jī)固態(tài)半導(dǎo)體激光器因其在未來光子電路中的潛在應(yīng)用而引起了越來越多的興趣。有機(jī)微納激光器具有與傳統(tǒng)無機(jī)激光器不同的特性，而如果能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)微納結(jié)構(gòu)的高效手性發(fā)光進(jìn)而實(shí)現(xiàn)手性激光，將為有機(jī)光子學(xué)的研究帶來新的發(fā)展機(jī)遇。然而實(shí)現(xiàn)有機(jī)手性微納激光，還存在材料和機(jī)制理解等多方面的瓶頸問題。首先是有機(jī)材料本身手性發(fā)光不對稱因子（glum）較低，難以滿足有機(jī)手性激光的實(shí)際要求；然后就是目前對有機(jī)手性激光器工作原理和機(jī)制還沒有充分的認(rèn)識。
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近日，蘭州大學(xué)張浩力教授團(tuán)隊(duì)的孫春霖副教授與中國科學(xué)院化學(xué)研究所姚建年院士以及首都師范大學(xué)付紅兵教授合作，利用非手性二苯乙烯基苯衍生物（HM-DSB）分子，形成手性的有機(jī)微螺旋形貌。手性微納結(jié)構(gòu)鎖定了分子的手性構(gòu)象，獲得了不對稱因子glum最高為0.088的發(fā)光螺旋結(jié)構(gòu)。首次通過激光顯微切割方式調(diào)整手性螺旋共振腔，實(shí)現(xiàn)了螺旋微納腔的激射現(xiàn)象。
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在本文中，研究人員通過優(yōu)化自組裝條件，形成了具有手性形貌的有機(jī)微螺旋結(jié)構(gòu)。使用微區(qū)光譜系統(tǒng)，可以分別對左右手性形貌單根螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地光子學(xué)表征。發(fā)現(xiàn)手性微螺旋具有獨(dú)特的光子特性，包括依賴于螺旋度的圓偏振發(fā)光（CPL），周期性光波導(dǎo)和依賴于長度的激射行為。從有機(jī)微螺旋線成功觀察到激光行為，將手性發(fā)光設(shè)計理念從研究分子手性擴(kuò)展到考察有機(jī)光子材料的形貌手性，為手性光子學(xué)器件提供了新的設(shè)計策略。
這部分工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. (2020, 10.1002/anie.202002797)上。
作者為：Dr. Chun-Lin Sun, Dr. Jun Li, Qi‐Wei Song, Yu Ma, Ze-Qi Zhang, Jian-Bo De, Prof. Qing Liao,  Prof. Hongbing Fu,  Prof. Jiannian Yao, Prof. Hao-Li Zhang
作者簡介：
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張浩力，1994年于蘭州大學(xué)化學(xué)系有機(jī)化學(xué)專業(yè)獲得學(xué)士學(xué)位，1999年經(jīng)蘭州大學(xué)化學(xué)系與北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)獲得理學(xué)博士學(xué)位，1999年和2002年先后在英國利茲大學(xué)與牛津大學(xué)從事博士后研究，2004年6月被蘭州大學(xué)聘為教授，現(xiàn)任功能有機(jī)分子化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，化學(xué)化工學(xué)院副院長。張浩力教授主要從事新型有機(jī)半導(dǎo)體材料和有機(jī)固態(tài)發(fā)光材料的設(shè)計與合成工作。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.和Adv. Funct.Mater.等學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表SCI論文260余篇，論文引用超過8000次，H因子45。張浩力曾榮獲亞洲化學(xué)會“Asian Rising Stars”、“甘肅省自然科學(xué)一等獎”、“中國僑界(創(chuàng)新人才)貢獻(xiàn)獎”等獎項(xiàng)，2015年獲自然科學(xué)基金委杰出青年基金資助，先后入選科技部科技創(chuàng)新人才推進(jìn)計劃，國家“萬人計劃”，甘肅省領(lǐng)軍人才（第一層次）等?，F(xiàn)為英國皇家化學(xué)會會士（FRSC）、中國化學(xué)會納米化學(xué)專業(yè)委員會副秘書長，Chem. Soc. Rev.、《科學(xué)通報》、《中國化學(xué)快報》、《物理化學(xué)》等刊物編委。美國阿拉巴馬大學(xué)兼職教授，享受國務(wù)院政府特殊津貼。
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付紅兵，首都師范大學(xué)化學(xué)系教授，光功能材料與器件北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。本科畢業(yè)于蘭州大學(xué)，在中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲得理學(xué)博士學(xué)位，先后在比利時魯汶大學(xué)和美國科羅拉多州立大學(xué)從事博士后研究。一直從事有機(jī)微納光電功能材料的可控組裝、物化性能研究與器件集成等方面的工作，已發(fā)表高水平論文160余篇，包括Nat. Commun. (1)，在J. Am. Chem. Soc. (12)，Adv. Mater. (12)，Angew. Chem. Int. Ed. (11)等，文章他引4000多次。 2006年3月入選中國科學(xué)院“百人計劃”，2009年獲國家杰出青年基金資助，2014年入選科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才， 2016年入選國家“萬人計劃”領(lǐng)軍人才，并在2004年和2014年先后兩次以第三完成人身份獲國家自然科學(xué)二等獎?，F(xiàn)任《物理化學(xué)學(xué)報》和《化學(xué)學(xué)報》編委，是基金委“光功能材料的設(shè)計、制備與物化性能” 創(chuàng)新群體學(xué)術(shù)帶頭人，是科技部973項(xiàng)目“有機(jī)微納晶態(tài)材料的可控制備和器件集成”的首席科學(xué)家。


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