圆偏振发光（Circularly Polarized Luminescence, CPL）材料因其能够直接发射具有特定手性的圆偏振光，在三维显示、手性光催化、光学传感、可调谐激光器、信息存储与加密等前沿领域展现出巨大的应用潜力，已成为手性光子学与先进光学材料研究的热点方向。传统方法通常依赖线性偏振片与四分之一波片的组合来产生圆偏振光，不仅结构复杂，还常伴随较高的能量损耗和相位失配等问题。相比之下，具有CPL活性的手性发光材料可直接发射圆偏振光，显著提升光能利用效率，有效克服传统物理手段在生成圆偏振光方面的固有局限。然而，如何实现高发光不对称因子（g_lum）的CPL材料，仍是当前该领域面临的核心挑战之一。胆甾相液晶组装体系凭借其独特的周期性螺旋超结构和优异的自组装特性，为解决这一关键科学难题提供了极具前景的研究平台。借助该体系，有望实现对高性能、动态可调CPL材料的精准构筑与深入开发。

  2026年1月30日，同济大学化学科学与工程学院刘国锋研究员团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Dynamic Modulation of Circularly Polarized Luminescence in Cholesteric Liquid Crystal Systems: Mechanisms, Strategies, and Beyond”的综述文章。该文章系统梳理了胆甾相液晶（CLCs）这一明星体系中实现圆偏振发光动态调控的基础机制与主要策略，并展望了其在智能手性光子器件中的应用前景。

  文章详细阐述了实现胆甾相液晶（CLCs）体系中圆偏振发光（CPL）动态调控的四大核心物理机制，构建了从微观分子结构变化到宏观光学响应的完整调控框架。1）外场刺激调控机制：通过施加外部刺激（如电场、温度或光），可诱导液晶体系在不同介晶相（例如向列相、胆甾相和近晶相）之间发生可逆相变，从而调控其整体有序度与光学各向异性，实现对圆偏振发光（CPL）的“开关”切换或强度调制。2）螺距调控机制：通过调控手性掺杂剂的浓度，或引入光/热响应型分子以调节其螺旋扭曲能力，可精确调控CLCs的螺旋螺距，进而动态调控其光子禁带位置，实现CPL发射波长的可逆调谐，并有效增强其g_lum值。3）超分子手性反转机制：通过手性掺杂剂分子构象或堆积方式对外界刺激（如浓度变化、光、热等）的响应，可诱导CLCs整体螺旋结构发生左手性与右手性之间的可逆反转，从而直接实现其CPL信号偏振方向的翻转。4) 二向色染料调控机制：通过引入具有各向异性光吸收特性的二向色性染料，利用其跃迁偶极矩方向与液晶指向矢之间的耦合关系，并结合光或热刺激调控染料分子的取向序参数，可在不改变CLCs螺旋结构的前提下，实现对CPL信号（如手性和发射强度）的独立调控。上述四种机制相互关联、互为补充，共同构建了一个可对CPL波长、强度及偏振态进行多维度、动态且可逆调控的完整策略体系。

图1. 图1. CLCs中CPL的动态调节机制与策略

  论文进一步梳理了构建具有CPL活性胆甾相液晶材料体系的三大核心设计策略。第一，液晶分子自组装策略：通过共价键将发光基团与手性单元集成于单一液晶分子中，利用其自组装能力直接构筑具有螺旋有序结构的发光液晶相。该策略所得材料结构均一、手性与发光功能高度协同，但分子合成通常较为复杂。第二，多组分共组装策略：该策略具有高度灵活性，可分为两类：（i）将兼具发光与手性功能的分子作为掺杂剂引入非手性液晶主体中，使其同时充当发光中心与手性源；（ii）将非手性发光分子、手性掺杂剂与非手性液晶主体三者共混组装，实现手性源与发光中心的功能解耦。后者不仅简化了分子合成，还便于独立优化各组分性能，有利于多功能集成。第三，手性信号传递策略：借助CLCs基质的螺旋结构作为手性模板，或通过F?rster共振能量转移（FRET）等过程，将手性信息高效传递至非手性发光客体，诱导其产生CPL。该策略有效拓展了发光材料的选择范围，并显著提升了CPL性能。上述策略不仅显著增强了发光不对称因子（g_lum），还为构建对外部刺激（如光、热、电场等）响应的动态CPL体系奠定了坚实的材料基础。

图2. CLC系统中CPL生成机制

  最后，基于上述调控机制与材料设计策略，文章系统梳理了实现圆偏振发光（CPL）发射波长、发光不对称因子（g_lum）及偏振态动态调控的多种有效途径，并展示了这些可调CPL体系在手性光学开关、逻辑门运算、信息加密与防伪等前沿领域的应用潜力。例如，借助光、电、热等多重外部刺激，可实现CPL信号的实时切换、手性反转与多态输出，为构建高安全性光学信息加密系统和可重构手性光子器件奠定了坚实基础。

  总而言之，胆甾相液晶体系凭借其独特的螺旋有序结构、优异的多重刺激响应性以及高效的手性放大能力，已成为开发高性能、智能化、动态可调CPL材料极具竞争力的平台。该综述系统梳理了CLCs组装体系中CPL材料的调控机制、构建策略及典型应用场景，为该领域的未来发展指明了方向。同时，文章深入剖析了当前面临的关键挑战：例如，如何在动态调制过程中协同实现高发光不对称因子（g_lum）与高光致发光量子产率；如何提升材料（尤其是固态薄膜）在多次循环刺激下的稳定性与抗疲劳性能；以及如何实现大面积、均匀化、可图案化的器件加工与集成。解决上述问题，亟需材料科学、化学、物理学、光学工程与微纳制造等多学科的深度交叉融合。未来的研究应聚焦于深入揭示“分子结构—超分子组装—光学性能—动态响应”之间的内在关联，发展新型响应性构筑单元与可控自组装策略，并加速从实验室原型向实用化器件的转化进程。随着相关科学认知的深化和技术瓶颈的逐步突破，动态CPL材料有望在下一代三维显示、超高密度光子信息存储、生物相容性手性传感芯片以及高安全等级防伪等前沿领域实现革命性应用，持续推动手性光子学迈向更广阔的发展空间。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.74334