【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所本草物質(zhì)科學(xué)研究室(二十八室)卿光焱研究員等發(fā)表了關(guān)于手性光子纖維素材料的綜述文章，系統(tǒng)評(píng)述了纖維素納米晶體(CNC)的手性自組裝機(jī)制、基質(zhì)工程策略及其在穩(wěn)健耐水手性光子器件中的應(yīng)用，并對(duì)該領(lǐng)域未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
纖維素納米晶體(CNC)作為一種綠色可再生納米材料，具有獨(dú)特的手性光學(xué)特性和結(jié)構(gòu)生色能力，在光子晶體、傳感與防偽等領(lǐng)域具有重要研究?jī)r(jià)值。然而，其固有的親水性與力學(xué)脆性限制了其在潮濕或水環(huán)境條件下的長(zhǎng)期穩(wěn)定應(yīng)用。
在本綜述中，卿光焱等結(jié)合前期工作，系統(tǒng)總結(jié)了一系列基質(zhì)調(diào)控策略：通過化學(xué)交聯(lián)(如戊二醛交聯(lián))制備了強(qiáng)韌且耐溶劑的手性光子薄膜(ACS Appl. Mater. Interfaces，2021)；利用光聚合將柔性聚合物網(wǎng)絡(luò)與CNC復(fù)合，開發(fā)出兼具高拉伸性(應(yīng)變大于100%)與溶劑穩(wěn)定性的光子彈性體(Small，2022)；通過熱處理誘導(dǎo)氫鍵重構(gòu)，獲得了在水中不溶解、可實(shí)現(xiàn)可逆干濕轉(zhuǎn)換的光子水凝膠，并應(yīng)用于汗液離子傳感(Small，2023)；基于水合誘導(dǎo)的納米晶域調(diào)控，制備出具有超高韌性(大于150 MJ·m–3)和寬范圍機(jī)械變色響應(yīng)的光子水凝膠(Mater. Today，2025)。
此外，該綜述還展望了該類材料在可穿戴傳感、交互式汗液光學(xué)貼片、光子水凝膠生物界面、手性熒光防偽及滲透能轉(zhuǎn)換(Small，2023；Small，2025)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。卿光焱等近年來研發(fā)的協(xié)同變色導(dǎo)電光子纖維素傳感貼片(Mater. Horiz.，2025)、刺激響應(yīng)性光子纖維(ACS Nano，2025)、手性熒光防偽標(biāo)識(shí)(Adv. Mater.，2024；Adv. Funct. Mater.，2022)等一系列器件，展示了此類材料在柔性電子與智能紡織品中的良好應(yīng)用潛力。近日，卿光焱等還將手性光子研究拓展到利用蝦殼衍生的殼聚糖與芳基硼酸間的B–O共價(jià)鍵協(xié)同作用，構(gòu)建了具有超長(zhǎng)壽命(419至805 ms)、多色可調(diào)及高環(huán)境穩(wěn)定性的圓偏振室溫磷光復(fù)合薄膜，展示了其在多級(jí)信息加密防偽中的應(yīng)用潛力(Adv. Funct. Mater.，2025)。
該綜述系統(tǒng)梳理了手性光子纖維素材料領(lǐng)域的關(guān)鍵進(jìn)展，并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，涉及智能光學(xué)織物、自適應(yīng)軟光子學(xué)、手性分離膜及生物集成器件等方向的材料設(shè)計(jì)與規(guī)?；苽?。
上述工作以“Matrix-Engineered Cellulose Nanocrystals for Robust and Water-Stable Chiral Photonic Devices”為題，于近日發(fā)表在《材料研究述評(píng)》(Accounts of Materials Research)上。該工作的第一作者為中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所博士后張福生(已出站)和博士研究生李瓊雅。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所創(chuàng)新基金、大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院-中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所醫(yī)工聯(lián)合創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的支持。(文/圖 張福生、李瓊雅)
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