近日，青岛大学沈兆存教授、隋坤艳教授团队与南洋理工大学袁伟合作，在国际化学期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表题为“Regioisomer-Dependent Supramolecular Assembly of Coumarin Derivatives for Wavelength-Dependent Blue and Near-Infrared Circularly Polarized Luminescence”的研究论文。该研究以一对仅连接位点不同的香豆素区域异构体为模型，系统揭示了取代位置对分子间相互作用、超分子组装及手性光学输出的影响；在此基础上，研究团队进一步结合能量转移与光致异构化策略，将圆偏振发光由蓝光拓展至绿光和近红外区域，为构筑多波段、刺激响应型手性发光材料提供了新的设计思路。

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图1 研究设计与多模式圆偏振发光构筑策略。（a）具有不同组装行为的香豆素区域异构体CHC-1和CHC-2；（b）硫黄素T（ThT）、螺吡喃（SP）及其光致开环生成部花菁（MC）的结构；（c）基于能量转移和光致异构化实现波长依赖型多模式圆偏振发光的示意图。

01 从“发光”到“携带手性信息的发光”

传统荧光表征通常关注发射波长和发光强度。圆偏振发光（circularly polarized luminescence，CPL）则进一步反映手性发光体系对左、右圆偏振光的不对称发射。直观地说，CPL所携带的不只是“发什么颜色的光”，还包括光的旋转手性信息。凭借这一独特的光学维度，CPL材料在三维显示、光学信息存储与加密、生物成像以及手性光电子器件等领域展现出潜在应用价值。然而，要获得稳定而可调的CPL输出，不仅需要设计合适的发光分子，还要精准控制分子在组装过程中的空间排列，使分子手性能够向更高层级的超分子结构传递并被放大。

由此产生一个关键问题：能否以结构简单的分子平台为基础，同时调控超分子组装、手性传递和发光波长，并进一步赋予体系外界刺激响应能力？围绕这一问题，研究团队设计并合成了两种香豆素-胆固醇酰胺衍生物CHC-1和CHC-2。二者具有相同的功能模块：香豆素单元承担发光功能，胆固醇单元提供分子手性并促进聚集，酰胺基团则可通过氢键作用推动分子有序排列。两种分子的差异仅在于香豆素骨架上的连接位置不同，因此属于典型的区域异构体。也就是说，它们具有相同的化学组成，却因官能团连接位点不同而呈现不同的空间构型与分子间作用方式。

实验结果显示，这一看似细微的结构变化足以显著改变宏观组装行为。CHC-1在甲醇、乙醇、丙酮、甲苯和环己烷等不同极性的溶剂中，经加热溶解并冷却后均可形成稳定的超分子凝胶；相比之下，CHC-2在所测试条件下均未形成凝胶。该结果表明，区域异构化并非形式上的连接差异，而是能够显著影响分子的组装倾向及最终材料形态。

02 以CHC-1为手性骨架，将蓝色发光拓展至绿色

在形成超分子凝胶后，CHC-1可进一步组装为手性纳米纤维，并产生蓝色圆偏振发光。研究团队随后将非手性荧光分子硫黄素T（ThT）引入CHC-1超分子网络，以考察该手性骨架能否同时传递能量与手性信息。CHC-1的发射光谱与ThT的吸收光谱具有良好重叠，为二者之间的能量转移提供了光谱基础。在共组装体系中，CHC-1既作为能量供体，又作为手性组装模板：其吸收的能量可传递给ThT，超分子网络中的手性信息也可进一步作用于ThT，从而将体系的圆偏振发光由蓝色拓展至绿色。

03 借助光致异构化，开启近红外圆偏振发光通道

为进一步赋予材料光响应能力，研究团队选择经典光致变色分子螺吡喃（SP）作为第二类功能组分。紫外光照射前，SP主要以闭环、非平面的形式存在，发光较弱；经254 nm紫外光照射后，SP发生开环反应，转变为共轭程度更高、结构更趋平面化的部花菁（MC）。将SP引入CHC-1的环己烷凝胶后，紫外光照射前后的纳米纤维形貌基本保持，说明光致异构化未显著破坏原有的超分子网络。与此同时，光照生成的MC可通过弱π-π相互作用与CHC-1组装体发生关联，并接受手性超分子骨架传递的手性信息，进而产生近红外圆偏振发光。由此，研究团队在同一CHC-1超分子平台上实现了蓝光、绿光和近红外圆偏振发光，并通过光照进一步调节体系的发光模式。

04 以最小结构变量实现多层级功能调控

该研究建立了清晰的结构-组装-功能关联：香豆素骨架上的取代位置改变分子间相互作用与组装倾向，进而决定手性纳米结构的形成；在此基础上，通过引入不同功能分子，可进一步实现能量传递、手性传递以及发光波段的拓展。

这一工作表明，区域异构体设计可作为调控超分子组装和手性光学性能的有效策略。更重要的是，该体系以较小的分子结构变化实现了从微观连接方式到宏观凝胶形成、再到多波段CPL输出的逐级调控，为开发多波段、刺激响应型圆偏振发光材料提供了可借鉴的分子设计思路。

期刊介绍

Angewandte Chemie是全球化学领域最具影响力的顶级期刊之一，由德国化学会（German Chemical Society, GDCh）出版，创刊于1887年，最新影响因子为16.9。