近日，国家纳米科学中心段鹏飞课题组基于“手性主体-发光客体”的构筑策略，首次实现了基于稀土元素掺杂纳米材料的“上转换圆偏振发光”。进一步将其产生的上转换圆偏振光应用于联乙炔的聚合反应中，进而实现了由近红外光（980 nm）激发产生的，上转换圆偏振紫外光引发的手性聚合反应，得到光学活性可控的手性聚联乙炔，为上转换圆偏振发光材料的应用开辟了新的应用方向。该研究以“Optically Active Upconverting Nanoparticles with Induced Circularly Polarized Luminescence and Enantioselectively Triggered Photopolymerization”为题发表在ACS Nano杂志上。

  具有圆偏振发光性能的光学材料近年来受到了广泛的关注，并在光学传感、3D显示、光学显微镜、防伪标记、数据储存、自旋光学电子器件和激光中显示出了巨大的应用前景。目前，基于有机体系的圆偏振发光材料已经取得了一定的发展，而具有圆偏振发光性能的无机材料却鲜有报道。自2016年以来，国家纳米科学中心段鹏飞课题组利用“手性主体-发光客体”的策略成功构筑了一系列的圆偏振发光材料(Adv. Mater. 2017, 29, 1606503；Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12174; Adv. Mater. 2018, 30, 1705011)。 

  镧系掺杂的上转换纳米颗粒可以通过吸收两个或多个光子将低能量的近红外光转换成高能量的紫外或可见光，已经广泛应用于传感器件和生物成像等方面。然而，具有圆偏振发光性能的上转换纳米粒子至今还未见报道。基于三重态-三重态湮灭机制的上转换体系，段鹏飞课题组首次提出了“上转换圆偏振发光” (UC-CPL) 的概念 (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 9783)。在前期研究工作的基础上，他们成功赋予了上转换纳米粒子以圆偏振发光的性能。通过加入不同的上转换纳米颗粒，在980 nm的光激发下，实现了从紫外区 (300 nm) 到近红外区 (850 nm) 全波段的上转换圆偏振发光。同时，他们进一步拓展了紫外区的上转换圆偏振发光，将其携带的手性信息成功应用于联乙炔的手性聚合。这一系列工作强调了上转换圆偏振发光的重要性，并为新型手性光学器件的设计、开发以及多功能化应用提供了新思路。