近日，上海科技大学物质科学与技术学院叶春洪课题组结合表界面胶体组装与聚合物线弹性形变，发展了一种制备柔性等离子体手性光学薄膜的新策略，不仅实现了超强手性光学信号和超高不对称因子（CD: 40°，g-factor: 1.71），同时获得了手性光学信号的动态可调控性。该工作对开发柔性等离子体手性光学材料，促进其在手性催化与检测、全息成像和信息加密领域的发展具有重要的推进作用。相关成果发表于国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications），并被期刊编辑部选入“Materials science and chemistry”领域亮点推荐（Editors' Highlights）文章。
等离子体手性材料可调控光的偏振态，实现圆偏振光学信号（circular dichroism, CD）。该类材料通常基于微纳加工、化学合成和手性模板组装的方式制备。但光刻、掠射角沉积等微纳加工策略需要高昂的设备和时间投入，并缺乏结构和信号的动态可调控性。而基于手性模板的胶体组装通常信号较弱，波长范围在局限在可见区。如何实现等离子体手性材料的高CD信号和不对称g-因子，同时具有CD信号的动态调控，是该领域的重要科学问题。
图1. 利用等离子纳米颗粒线性组装结合拉伸的弹性基底构筑手性光学结构
图2. 手性光学性质的动态调控
叶春洪课题组利用模板诱导自组装，将金纳米颗粒（AuNSs）组装至弹性聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上，获得了大面积、高度有序的线性组装等离子体纳米颗粒复合薄膜，其CD信号高达40 deg，超过多数等离子纳米颗粒手性组装体约两个数量级。不对称因子达到1.71，接近理论极限值2。该手性光学信号源于线二色性（LD）与双折射（LB）性质的结合，其中线性排列AuNSs具有LD性质，可以将非偏振光转变成线偏振光；拉伸的PDMS具有LB性质，可以提供相位延迟。同时，具有LD和LB性质的两层结构无距离要求，通过动态调节PDMS的拉伸率来调控LB性质、AuNSs线性组装的长度调控LD及二者之间的夹角，实现CD信号强度、正负、波长范围的调控。
本研究为构建具有超强手性信号的等离子体组装体提供了一种有效的策略，这一方法可扩展至其他等离子体纳米颗粒和具有双折射的定向聚合物材料体系中，并有望应用于光学器件、生物传感、手性合成等领域。
上海科技大学物质科学与技术学院叶春洪课题组助理研究员孟晓、2024届博士研究生贺义升为论文的共同第一作者，叶春洪教授为唯一通讯作者，美国佐治亚理工学院Vladimir V. Tsukruk教授组为该项工作提供了理论模拟。上海科技大学为第一完成单位，先进医用材料与医疗器械全国重点实验室（上海科技大学）和上海临床研究中心为论文共同完成单位。
论文标题：Dynamic mechanical modulation of chiroptical structures via linearly assembled plasmonic nanoparticles on birefringent polymer films
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