2026年2月2日，浙江大学高分子科学与工程系张浩可、张鉴予团队联合香港中文大学（深圳）唐本忠团队在Chem期刊发表题为“Intrinsic circularly polarized luminescence with a record-high dissymmetry factor via dynamic through-space conjugation”的研究论文。
之前，该研究团队在超小型近红外发光体开发中发现了一种孤对电子间超强空间共轭（TSC），以此作为基础，提出了一种“不靠自组装”也能实现小分子体系强圆偏振发光（CPL）的新策略：通过激发态光致异构形成孤对电子之间的n-n TSC，从而在晶体中实现稳定红光CPL（610 nm），由于电子结构的改变并把CPL不对称因子gCPL从较小值动态放大到约0.20，刷新“非组装有机小分子体系”的不对称因子纪录。论文第一作者为浙江大学博士熊祖平，通讯作者为张浩可研究员、唐本忠院士和张鉴予研究员，感谢博士生刘雄等人的协助。
CPL在3D显示、防伪加密、信息读写等方向很有潜力。但传统有机小分子往往gCPL很低（10-5–10-3），要把gCPL做强，常见办法是做大π共轭骨架或依赖液晶取向/超分子自组装——结构更复杂、动态响应更受限、材料设计也更“挑剔”。因此，发展“结构更简单、刺激响应、响应更快、无需组装”的CPL材料，一直是关键挑战。
研究核心思路：让本该“互斥”的孤对电子在激发态“共轭”，电子结构改变会大幅改变分子初始的电/磁偶极矩大小及方向，最终实现手性放大。团队将两个腙类光开关单元（IMP）以非共轭的方式连接在同一环己烷中（图1所示），构建模型化合物o-IMP。虽然在基态下两个氮原子孤对电子存在排斥，但晶体结构显示两氮距离仍可达2.82 Å（短于范德华半径之和3.10 Å），为后续激发态空间共轭（n-n TSC）提供空间可行性。在365 nm紫外光照下，晶体发生enol—cis keto—trans keto互变与顺反异构化，荧光由绿色逐渐转为橙色，o-IMP晶体出现基于TSC诱导的发光强度增强（单个IMP片段在光致异构后发光是降低的）。作者提出，当两侧都转到特定的trans-keto状态时，将形成氮孤对电子-孤对电子间TSC。为了进一步证明TSC，团队除了研究材料薄膜的超快光谱数据（图2所示），还将各类化合物养成超薄晶体，用飞秒瞬态吸收（fs-TA）直接追踪晶相激发态过程（图3所示）。对比p-IMP等参比分子，发现o-IMP激发态异构速率更快、瞬态吸收光谱特征也不同，从实验层面支持“o-IMP分子内部存在瞬态TSC并参与稳定激发态”。
总之，研究组展示了一个结构极简、无需超分子组装的小分子晶体材料：光照触发的动态n-n TSC会重排电子结构，带来超强CPL（glum≈0.20，图4所示）与可逆力学性能的同步输出。这项研究把高不对称因子的CPL实现路径从复杂分子组装中解放出来：通过激发态动态n-n TSC，就能获得超强圆偏振发光，为可编程光学材料、动态手性器件等提供了新的设计范式。
图1：模型对比分析。(a) 不同电子共享/相互作用模式示意图：金属键、离子键、价键共轭，以及非共价激发态TSC。(b) o-IMP的化学结构与晶体结构，虚线表示 N···N 距离。(c, d) o-IMP 晶体在测试前经365 nm紫外光照射不同时间后的光谱与光学响应：紫外–可见吸收光谱及光致变色行为 (c)，以及光致发光（PL）光谱与荧光颜色变化 (d)。(e) 以620 nm处的PL强度为指标评估o-IMP光开关的光稳定性与抗疲劳性能。(f, i) p-IMP (f) 与o-IEP (i) 的化学结构与晶体结构。(g, h, j, k) p-IMP与o-IEP晶体在测试前经365 nm光（10 mW cm-2）照射不同时间后的光谱与光学响应：紫外-可见吸收光谱及光致变色变化（p-IMP：g；o-IEP：j），以及PL光谱与荧光变化（p-IMP：h；o-IEP：k）。
图2：o-IMP、IMP和o-IEP薄膜的飞秒瞬态吸收（fs-TA）光谱分析。
图3：o-IMP和p-IMP晶体的飞秒瞬态吸收（fs-TA）光谱分析。
图4：动态电子结构的演变机制。
图5：o-IMP晶体的CPL与力学性能。
该工作获得国家自然科学基金、中石化“种子计划”、全国重点实验室开放基金、中央高校基本科研业务费等项目的支持。（来源：科学网）
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2025.102858
