近日，上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院葉春洪課題組結(jié)合表界面膠體組裝與聚合物線(xiàn)彈性形變，發(fā)展了一種制備柔性等離子體手性光學(xué)薄膜的新策略，不僅實(shí)現(xiàn)了超強(qiáng)手性光學(xué)信號(hào)和超高不對(duì)稱(chēng)因子（CD: 40°，g-factor: 1.71），同時(shí)獲得了手性光學(xué)信號(hào)的動(dòng)態(tài)可調(diào)控性。該工作對(duì)開(kāi)發(fā)柔性等離子體手性光學(xué)材料，促進(jìn)其在手性催化與檢測(cè)、全息成像和信息加密領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的推進(jìn)作用。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》（Nature Communications），并被期刊編輯部選入“Materials science and chemistry”領(lǐng)域亮點(diǎn)推薦（Editors' Highlights）文章。

等離子體手性材料可調(diào)控光的偏振態(tài)，實(shí)現(xiàn)圓偏振光學(xué)信號(hào)（circular dichroism, CD）。該類(lèi)材料通常基于微納加工、化學(xué)合成和手性模板組裝的方式制備。但光刻、掠射角沉積等微納加工策略需要高昂的設(shè)備和時(shí)間投入，并缺乏結(jié)構(gòu)和信號(hào)的動(dòng)態(tài)可調(diào)控性。而基于手性模板的膠體組裝通常信號(hào)較弱，波長(zhǎng)范圍在局限在可見(jiàn)區(qū)。如何實(shí)現(xiàn)等離子體手性材料的高CD信號(hào)和不對(duì)稱(chēng)g-因子，同時(shí)具有CD信號(hào)的動(dòng)態(tài)調(diào)控，是該領(lǐng)域的重要科學(xué)問(wèn)題。

圖1. 利用等離子納米顆粒線(xiàn)性組裝結(jié)合拉伸的彈性基底構(gòu)筑手性光學(xué)結(jié)構(gòu)

圖2. 手性光學(xué)性質(zhì)的動(dòng)態(tài)調(diào)控

葉春洪課題組利用模板誘導(dǎo)自組裝，將金納米顆粒（AuNSs）組裝至彈性聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上，獲得了大面積、高度有序的線(xiàn)性組裝等離子體納米顆粒復(fù)合薄膜，其CD信號(hào)高達(dá)40 deg，超過(guò)多數(shù)等離子納米顆粒手性組裝體約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。不對(duì)稱(chēng)因子達(dá)到1.71，接近理論極限值2。該手性光學(xué)信號(hào)源于線(xiàn)二色性（LD）與雙折射（LB）性質(zhì)的結(jié)合，其中線(xiàn)性排列AuNSs具有LD性質(zhì)，可以將非偏振光轉(zhuǎn)變成線(xiàn)偏振光；拉伸的PDMS具有LB性質(zhì)，可以提供相位延遲。同時(shí)，具有LD和LB性質(zhì)的兩層結(jié)構(gòu)無(wú)距離要求，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)PDMS的拉伸率來(lái)調(diào)控LB性質(zhì)、AuNSs線(xiàn)性組裝的長(zhǎng)度調(diào)控LD及二者之間的夾角，實(shí)現(xiàn)CD信號(hào)強(qiáng)度、正負(fù)、波長(zhǎng)范圍的調(diào)控。

本研究為構(gòu)建具有超強(qiáng)手性信號(hào)的等離子體組裝體提供了一種有效的策略，這一方法可擴(kuò)展至其他等離子體納米顆粒和具有雙折射的定向聚合物材料體系中，并有望應(yīng)用于光學(xué)器件、生物傳感、手性合成等領(lǐng)域。

上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院葉春洪課題組助理研究員孟曉、2024屆博士研究生賀義升為論文的共同第一作者，葉春洪教授為唯一通訊作者，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院Vladimir V. Tsukruk教授組為該項(xiàng)工作提供了理論模擬。上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位，先進(jìn)醫(yī)用材料與醫(yī)療器械全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（上?？萍即髮W(xué)）和上海臨床研究中心為論文共同完成單位。

論文標(biāo)題：Dynamic mechanical modulation of chiroptical structures via linearly assembled plasmonic nanoparticles on birefringent polymer films

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60165-x