2018年CAIA獎一等獎獲獎項目成果簡介：圓偏振發光測試及其在手性超分子研究中的應用
完成單位：國家納米科學中心，中國科學院化學研究所
完成人：段鵬飛、劉鳴華、韓建雷、楊東
圓偏振發光測試是表征手性物質激發態手性性質的一種常規手段。目前商業化的設備可以實現透明介質體系的圓偏振發光測試，而對于非均相體系、固態物質和不透明體系等，商業化設備無法滿足測試需求，也不能測得可靠的結果。同時，關于新型發光體系的圓偏振發光測試，比如“上轉換圓偏振發光”等，目前還沒有相關概念或測試方案的報道。段鵬飛及其合作者創新性地改進了圓偏振發光的測試方法，（1）通過改進圓偏振發光的測試方法，實現了各種不透明、非均相和薄膜體系的圓偏振發光測試；（2）提出并驗證了“上轉換圓偏振發光”這一新的概念，通過改進測試手段，實現了上轉換圓偏振發光的測試；（3）設計了新的測試手段，研究了手性超分子體系中手性信息和激發態能量轉移遷移，以及激發態能量與手性信息的交互，發現手性組裝體系中能量轉移可以增強發光不對稱因子glum這一重要規律。一系列成功發表在J. Am. Chem. Soc. (2017, 139, 9783-9786), Nat. Commun. (2017, 8, 15727-15735), Angew. Chem. Int. Ed. (2017, 56, 12174-12178; 2018, 57, 9357-9361), Adv. Mater. (2017, 29, 1606503; 2018, 30, 1705011)等期刊上。
該成果一方面拓展了圓偏振發光的測試方法，另一方面也拓寬了圓偏振發光在超分子化學研究領域的應用。尤其是，該成果為具有上轉換發光性質的手性材料的研究提供了有效的表征手段，可用來研究手性信息和激發態能量的轉移傳遞規律，為分析化學、光化學與物理、材料化學、手性科學等研究提供新的研究思路。其中，基于三重態-三重態湮滅機理的上轉換發光技術，已經被應用到生物光學成像當中；圓偏振發光以其獨特的發光性質，在生物成像檢測過程中能夠有效的消除生物組織自發光及其他背景噪音帶來的干擾。將圓偏振發光與上轉換發光的概念交叉結合，新的發光現象和新檢測手段為生物光學成像提供新的方法和途徑，為開展圓偏振發光應用提供新的思路，是兼具理論與實踐意義的原創性研究成果。
