可见_近红外圆偏振光：螺旋聚二乙炔制备的新路径与机理探究.docxVIP

可见/近红外圆偏振光：螺旋聚二乙炔制备的新路径与机理探究

一、引言

1.1研究背景

在材料科学领域，螺旋聚二乙炔以其独特的结构和优异的性能，逐渐崭露头角，成为研究的焦点之一。聚二乙炔（PDA）是一种由二乙炔（DA）单体聚合而成的共轭聚合物，其主链上的共轭双键结构赋予了材料独特的光电性能，如良好的导电性和特殊的光学性能，在传感器、有机场效应晶体管、光电器件等方面展现出广泛的应用潜力。而当聚二乙炔形成螺旋结构时，手性的引入进一步拓展了其物理和化学性质，在不对称催化、对映体识别与拆分、信息存储、手性开关以及偏振荧光等领域具有重要的应用价值。例如，在不对称催化中，螺旋聚二乙炔的手性结构能够为反应提供特定的手性环境，从而提高反应的对映选择性；在对映体识别与拆分方面，其可以利用手性结构与对映体之间的特异性相互作用，实现对不同对映体的有效区分和分离。

圆偏振光（CPL）作为一种特殊的光，在材料制备中具有独特的作用，为材料的合成与性能调控提供了新的维度。圆偏振光具有手性特征，其电场矢量在传播过程中会绕着光的传播方向旋转，分为左旋圆偏振光（L-CPL）和右旋圆偏振光（R-CPL）。这种独特的手性特性使得圆偏振光能够作为手性源参与材料的合成过程，诱导材料产生手性结构。与传统的手性诱导方法（如使用手性试剂等）相比，圆偏振光具有诸多优势。一方面，圆偏振光的制备方法相对简单，通过光学元件（如波片、偏振器等）就可以较为方便地产生；另一方面，它可以可持续产生，无需担心试剂的消耗和污染问题。此外，圆偏振光的强度、波长和旋向等参数易于精确调控，这使得研究人员能够更加精准地控制材料的手性结构和性能。例如，通过调节圆偏振光的旋向，可以控制螺旋聚二乙炔的螺旋方向；改变圆偏振光的强度和波长，则可能影响聚合反应的速率和产物的结构。在以往的研究中，圆偏振光已被成功应用于手性等离子体纳米材料的合成和调控，以及作为手性光源用于有机单体聚合。

利用可见/近红外圆偏振光制备螺旋聚二乙炔的研究具有重要意义，在学术和实际应用领域都展现出独特价值。从学术角度来看，该研究有助于深入探索光与物质相互作用的微观机制，进一步丰富和完善高分子材料的合成理论。通过研究可见/近红外圆偏振光与二乙炔单体之间的相互作用过程，包括光吸收、能量转移以及分子取向变化等，可以深入理解手性信息如何从圆偏振光传递到聚二乙炔分子链上，进而实现螺旋结构的精准控制。这不仅为螺旋聚二乙炔的合成提供了新的方法和策略，也为其他手性高分子材料的制备提供了有益的借鉴，推动高分子科学领域的发展。在实际应用方面，螺旋聚二乙炔在众多领域具有广阔的应用前景。在光学器件领域，基于螺旋聚二乙炔的圆偏振发光材料可用于制备高性能的3D显示器件，为用户带来更加逼真的视觉体验；在信息存储领域，其独特的手性结构和光学性质有望实现高密度、高安全性的信息存储；在生物检测领域，螺旋聚二乙炔可以作为高灵敏度的生物传感器，用于生物分子的识别和检测，为疾病诊断和生物医学研究提供有力的工具。

1.2研究目的与创新点

本研究旨在探索利用可见/近红外圆偏振光制备螺旋聚二乙炔的新方法，深入研究其制备过程中的反应机理、结构形成机制以及所制备材料的性能与应用，为螺旋聚二乙炔材料的发展提供新的理论与技术支持。

在制备方法上，本研究创新性地采用可见/近红外圆偏振光作为手性诱导源。传统的螺旋聚二乙炔制备方法，如使用手性试剂诱导，不仅成本高昂，而且可能引入杂质，影响材料的纯度和性能。而圆偏振光具有独特的手性特征，能够在不引入额外化学物质的情况下，诱导聚二乙炔形成螺旋结构。尤其是选择可见/近红外波段的圆偏振光，相较于传统的紫外光诱导，具有更低的能量，能够减少对分子结构的破坏，为聚二乙炔分子提供更加温和的反应环境，有利于精确控制螺旋结构的形成。通过调节可见/近红外圆偏振光的强度、波长、旋向等参数，有望实现对螺旋聚二乙炔的螺旋方向、螺距、螺旋度等结构参数的精准调控。例如，通过改变圆偏振光的旋向，可以控制聚二乙炔分子链的螺旋缠绕方向，从而获得左旋或右旋的螺旋聚二乙炔；调整光的强度和波长，则可能影响聚合反应的速率和程度，进而影响螺旋结构的紧密程度和规整性。

在性能研究方面，本研究将全面深入地探究可见/近红外圆偏振光制备的螺旋聚二乙炔的光学性能和手性性能。与传统方法制备的螺旋聚二乙炔相比，利用可见/近红外圆偏振光制备的材料可能展现出独特的光学特性。在圆偏振发光（CPL）性能上，由于其螺旋结构的精准可控性，有望获得更高的发光不对称因子（glum），这对于在3D显示、信息加密等领域的应用具有重要意义。在对映体识别性能方面，基于其精确的螺旋结构，能够与对映体之间产生更加特异性的相互作用，从而提高对映体识别的灵敏度和选