近日，化学与化工学院张福生博士、李伟教授与中国科学院大连化物所卿光焱研究员合作，在手性光学材料领域取得进展。共同研发出能够超稳定、长寿命和多色圆偏振磷光发射的多模态手性防伪材料，研究成果发表在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》，题为“Ultra-Stable, Long-Lived, and Multicolor Circularly Polarized Room-Temperature Phosphorescence Enabled by Shrimp-Derived Chitosan Nanocomposite Chemistry”。武汉纺织大学化学与化工学院为论文第一通讯单位，2023级硕士研究生王浩为论文第一作者。
圆偏振室温磷光（CPRTP）作为蓬勃发展的新兴领域，在裸眼3D显示、圆偏振电子器件、生物手性成像、防伪及光学数据存储等诸多前沿应用中具有巨大潜力。尽管前景广阔且已探索出多种技术路线，但该领域仍面临诸多关键挑战：合成工艺复杂、材料体系单一、能量损耗显著，以及亟待解决的环境可持续性问题。以可持续生物质为原料开发CPRTP材料，是手性光子学与先进光学应用领域极具前景的研究方向。然而，现有生物基CPRTP体系普遍存在发射颜色可调性有限、潮湿或水环境下稳定性欠佳、磷光寿命不足等问题。
图1 具有多色长寿命圆偏振室温磷光发射薄膜制备示意图
本工作提出一种简便通用的分子工程策略，通过B−O共价键将芳基硼酸发色团锚定在虾壳衍生的纳米结构壳聚糖薄膜上（图1）。B−O 共价键与氢键的协同刚性化作用稳定了三重态激子并抑制非辐射衰减，而材料本征的手性向列相结构则保留了圆偏振特性。由此制备的复合薄膜在室温条件下展现出可调控的右旋CPRTP发射（覆盖绿、黄、红三色），具有超长磷光寿命（419–805毫秒）和高不对称因子（最高达−0.29）。此外，通过与其他先进CPRTP体系的对比分析，本研究基于虾壳衍生壳聚糖构建的光子学平台性能优势尤为突出，其多色发射、超长磷光寿命与高不对称因子的协同特性，充分彰显了这类可持续材料在CPRTP实际应用中的巨大潜力。
图2 综合表征及多级信息加密应用潜力展示
尤为值得关注的是，该复合薄膜即便长时间浸泡在酸、碱、盐溶液等苛刻亲水环境或接触多种有机溶剂，浸泡后仍无明显猝灭，且放置长达六个月后依旧保持优异稳定性，同时兼具出色柔韧性与便捷加工性。依托这些独特优势，成功打造出基于二维码与二进制编码的多级防伪加密体系。该体系借助材料的荧光、长寿命磷光、圆偏振特性及时间依赖余辉等多重光学“密码”，实现了高安全级别的信息加密（图2）。这项研究不仅为虾壳废弃物的高值化利用开辟了全新路径，更让生物质基CPRTP材料的资源价值得到充分彰显，为其在手性光子器件及相关领域的进一步应用奠定了基础。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202527613
