圆偏振发光（CPL）材料因在三维显示、信息加密及下一代光子技术中的巨大应用潜力，近年来成为光电子领域的研究热点。然而，实现兼具高稳定性、高亮度与高发光不对称因子（glum）的固态CPL材料，一直是该领域亟待突破的核心难题。将具有高度有序结构的发光液晶通过原位聚合固定在聚合物网络中，是提升材料稳定性的有效途径，但聚合过程中产生的网络应力往往会严重破坏手性螺旋结构，导致“稳定性-性能”之间的矛盾。
近日，探花porn 柔性电子全国重点实验室赵强教授团队马云教授课题组在该领域取得了重要突破。研究团队提出了一种基于分子与网络协同设计的策略，通过理性设计芴基液晶单体与拓扑匹配的交联剂，成功在固态聚合物网络中保留了近乎完美的手性螺旋结构。相关研究成果以“Achieving robust cholesteric liquid crystal polymer networks with high luminescence dissymmetry factor”为题发表于《Nature Communications》。柔性电子全国重点实验室赵强教授、马云教授与张雨霞副教授为论文通讯作者。吴小妹博士与张雨霞副教授为论文共同第一作者。
该研究团队设计并合成了三种可聚合的芴基液晶单体（FC1、FC6、PC6），系统研究了分子核心平面性与连接链柔性对手性组装能力的影响。实验发现，兼具核心平面性与适当柔性烷基链的单体FC6能够在手性诱导剂的作用下形成近乎理想的胆甾相螺旋超结构，在流体状态下其glum值高达0.60。此外，研究团队发现采用线性双官能团交联剂GDMD时，其拓扑结构与液晶模板高度匹配，能够有效降低聚合过程中的网络应力，从而在固化后成功保留了约90%的原始手性光学性能，最终获得glum值高达0.54的胆甾相液晶聚合物网络，这是目前报道的同类体系中的最高值。相比之下，使用四官能团星形交联剂PETMP则会导致手性结构完全破坏，glum值骤降至0.03。
通过偏光显微镜、扫描电镜及掠入射广角X射线散射等多种表征手段，研究团队直观地验证了GDMD交联网络对手性螺旋指纹织构的完美保留。同时，分子动力学模拟进一步揭示，GDMD交联网络具有更低的交联密度、更宽泛的孔径分布以及更高的形变能力，从而能够有效释放聚合过程中的网络应力，维持结构的有序性。所得聚合物网络薄膜展现出优异的耐溶剂性、热稳定性及电场稳定性，克服了传统流体CPL材料稳定性差的缺点。
该策略成功在理想流体体系与实际固态材料之间架起桥梁，为开发高性能、高稳定性的CPL材料提供了全新的设计范例，有望推动CPL材料在三维显示、光电器件及高级信息加密等领域的实际应用。
该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省基础研究计划、江苏省高校自然科学基金、探花porn 人才引进科研启动基金及江苏省研究生科研创新计划等项目的联合资助。
胆甾相液晶聚合物网络结构示意图
原文链接：//doi.org/10.1038/s41467-026-73301-y
撰稿：张雨霞/马云 编辑：陈宁娜 审核：凌海峰