近日，大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部生物分離與界面分子機制研究組(1824組)卿光焱研究員團隊通過“限域自組裝”策略，開發(fā)出具有響應(yīng)性的光子纖維素納米晶體細(xì)絲。該工作豐富了納米纖維素的應(yīng)用，為智能紡織品和可穿戴傳感設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展提供了新途徑。
 

 

　　手性光子材料領(lǐng)域的最新研究突破為纖維素材料的應(yīng)用提供了新思路，纖維素與手性光子結(jié)構(gòu)相結(jié)合的材料在光學(xué)傳感和光子器件領(lǐng)域展現(xiàn)出一定的應(yīng)用潛力。然而，當(dāng)前基于纖維素納米晶體(CNC)的光學(xué)材料主要局限于薄膜形式，相較于纖維素在建筑、紡織和造紙等領(lǐng)域的悠久應(yīng)用歷史，其實際應(yīng)用尚未得到充分關(guān)注。
 

　　本工作中，研究團隊通過連續(xù)受限自組裝機制，結(jié)合剪切力驅(qū)動取向、快速光化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)和濕紡絲技術(shù)，克服了CNC在手性光子絲制備中的技術(shù)瓶頸，制備出長度超過30米、直徑約160微米的光子細(xì)絲，同時保持了左旋手性向列結(jié)構(gòu)。該光子細(xì)絲展現(xiàn)出較好的性能：具有高度有序的分層結(jié)構(gòu)，取向順序參數(shù)達0.91；機械性能優(yōu)異，應(yīng)力達37MPa，韌性約為14MJ/m3；同時具備優(yōu)異的水環(huán)境相容性。此外，得益于高雙折射特性(?n為16.5×10?3)和高光程差(>2500nm)，該光子細(xì)絲對水分、視角變化和機械應(yīng)力均表現(xiàn)出干涉色響應(yīng)。該光子細(xì)絲可通過標(biāo)準(zhǔn)織機進行紡織加工，為智能紡織品和可穿戴傳感設(shè)備發(fā)展提供新途徑。
 

　　近年來，卿光焱團隊致力于納米纖維素的手性功能化研究，開發(fā)了智能光學(xué)傳感器(Mater. Today，2025；Small，2023；Mater. Horiz.，2025)，實現(xiàn)了手性圓偏振發(fā)光(Adv. Mater.，2024；Adv. Funct. Mater.，2022；Chem. Eng. J.，2025)等。
 

　　相關(guān)研究成果以“Responsive Photonic Filaments from Confined Self-Assembly of Cellulose Nanocrystals”為題，發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會-納米》(ACS Nano)上。該工作的第一作者是我所1824組博士后張福生博士，上述工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、遼寧省興遼英才計劃、我所創(chuàng)新基金等項目的支持。(文/圖 張福生)