圓偏振發光（CPL）材料，因其在三維顯示、數據存儲、加密技術和手性傳感器等領域展現出的應用潛力，近年來備受關注。然而，傳統CPL材料大多基于有機熒光分子或溶液態發光體系，這類材料在制備與應用過程中面臨諸多挑戰，包括合成工藝復雜、發光效率低、波長調諧受限及穩定性欠佳等。固態材料雖能提升穩定性，但聚集誘導猝滅效應常導致發光效率顯著降低。因此，如何有效解決上述瓶頸，開發兼具高效發光、全彩可調與高穩定性的圓偏振發光材料，已成為發光材料領域的一項挑戰。

圖1 全彩固態圓偏振發光材料L/D-ZIF-8?CsPbX₃的（a）制備流程示意圖；（b）圓偏振光譜圖（X₃ = Cl₃,Cl_1.5Br_1.5,Br₃,Br₂I,Br_1.5I_1.5）；（c）365 nm紫外燈下多色發光溶液照片（X₃ = Cl₃,Cl_1.5Br_1.5,ClBr₂,Br₃,Br_2.2I_0.8,Br₂I,Br_1.5I_1.5）

針對上述難題，中國科學院福建物質結構研究所/閩都創新實驗室陳學元團隊提出一種獨特的解決方案：采用“瓶中船”合成策略，巧妙地將全無機鈣鈦礦量子點（CsPbX₃,X = Cl,Br,I）原位封裝于手性金屬有機框架（L/D-ZIF-8）中，成功制備出全彩可調諧的圓偏振發光材料（L/D-ZIF-8?CsPbX₃）（圖1）。研究團隊借助手性氨基酸共組裝的方式，將L/D-組氨酸融入手性ZIF-8框架，構建出具有手性特征的納米限域空間。這一設計不僅利用手性微環境有效誘導鈣鈦礦量子點產生顯著的圓偏振光學活性，還克服了傳統鈣鈦礦發光材料在鹵素陰離子交換、聚集誘導猝滅和穩定性差等固有缺陷。此外，納米限域空間能夠鈍化鈣鈦礦量子點的表面缺陷，從而顯著提升材料的發光性能。利用L/D-ZIF-8作為手性模板和CsPbX₃量子點全光譜可調、發射譜帶窄的特點，該策略可實現窄帶、寬色域（>137% NTSC）的圓偏振發光。實驗結果表明，該材料在整個可見光譜范圍內均展現出全彩可調諧的CPL發射特性，發光不對稱因子g_lum值達1.41×10^-3，并表現出顯著提升的光、熱及環境穩定性。基于此材料，團隊進一步開發出紅、綠、藍三基色及寬色域圓偏振白光二極管，展示了該材料在圓偏振白光光源以及多彩顯示領域的應用前景。特別地，白光二極管采用紫外芯片激發量子點復合材料，其CIE色坐標為（0.323,0.335），色溫為5927 K，接近標準白光（圖2）。

圖2 （a）七種L-ZIF-8?CsPbX₃固體粉末在日光和365 nm紫外燈下的實物照片；（b-e）藍光L-ZIF-8?CsPbCl_1.5Br_1.5、綠光L-ZIF-8?CsPbBr₃、紅光L-ZIF-8?CsPbBr_1.5I_1.5及白色L-ZIF-8?CsPbX₃（X₃ = Cl_1.5Br_1.5,Br₃,Br_1.5I_1.5）復合材料的光致發光光譜及對應發光二極管實物照片；（f）白光LED的色域（白色線）與NTSC標準（黑色線）的對比

該工作提供了一種賦予鈣鈦礦基材料圓偏振發光性能的新策略，有效克服了傳統圓偏振發光材料合成工藝復雜、發光效率低、波長調諧困難及發射譜帶寬等問題，為鈣鈦礦圓偏振光學材料在量子點照明顯示與3D成像等前沿領域的應用提供了新思路。相關結果以“Full-color circularly polarized luminescence from perovskite quantum dots embedded within Chiral ZIF-8 matrix”為題，于2025年3月25日發表于《Nano Today》（Nano Today2025,62,102730. DOI: 10.1016/j.nantod.2025.102730）。論文的第一作者是中國科學院福建物構所與福建師范大學聯合培養的碩士研究生曹洋，通訊作者為中國科學院福建物質結構研究所/閩都創新實驗室的劉?副研究員和陳學元研究員。

此前，陳學元團隊已在手性納米材料的開發與應用方面取得了多項重要進展。例如，研發出稀土離子與手性核苷酸自組裝的納米藥物，實現了對腫瘤部位的精準無毒治療（Angew. Chem. Int. Ed.2022,61,e202116983）；研制出腫瘤光療用近紅外圓偏振光響應型量子點水凝膠（Nano Today2024,?58,?102436）；定制設計新型上轉換超分子有機-無機雜化材料，用于腫瘤近紅外圓偏振光的精準控制治療（Chem.?Eng.?J.2023,?474,?145429）。

本研究及其系列工作得到科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金及福建省自然科學基金等項目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2025.102730