中國科大創制可穿戴圓偏振光學傳感器件
光學成像作為人類拓展視覺感知的重要手段，其材料/體系的關鍵挑戰是如何在復雜干擾與劇烈形變下，仍能實現穩定、高對比度的信息捕獲。近日，中國科學技術大學莊濤濤教授團隊提出了一種基于共價鍵合手性發光材料的圓偏振光學傳感器，可在大幅形變下保持高發光不對稱性，并成功應用于火災等極端環境下的成像傳感。相關成果以“Covalent-bonding chiroptical network structures for circular polarization differential imaging”為題發表在國際知名學術期刊《自然·通訊》（NatureCommunications 2025, 16,10644）上。
在濃煙、強光、復雜背景干擾等極端環境中，傳統光學成像技術（如強度成像、光譜成像及紅外熱成像）常因信息維度單一，導致識別率下降、目標隱匿的困境。偏振作為光的重要屬性，能夠提供強度與波長之外的深層信息。其中，圓偏振光在傳播過程中具備特定的旋轉方向和優異的保偏性，為突破復雜環境成像瓶頸提供可能。然而，如何實現圓偏振發光材料在承受大幅機械形變時仍保持高圓偏振信號，是實現柔性可穿戴圓偏振成像的重要挑戰。
為解決這一難題，研究團隊提出了一種共價交聯策略，將手性液晶彈性體作為光學螺旋調制器，與嵌入聚合物基質的高效無機發光結構相結合，制備了一系列可拉伸手性發光材料。該類材料的發光不對稱因子高達1.31，且在80%的形變下（成年人關節最大形變率為50-70%）仍能保持10-1量級的發光不對稱性?；诖?，研究團隊創制了可穿戴圓偏振光學傳感器，并創新性地開發了“圓偏振差分成像”技術。該設計可顯著提升目標與背景的對比度，在復雜的火災場景中，成功實現對圓偏振信號的精準、穩定識別，其成像效果優于傳統熱成像與光強度成像技術。
圖：可拉伸手性發光材料的制備、性能及圓偏振成像傳感應用
該研究不僅為開發適應極端環境的可穿戴成像系統提供新材料與新方法，也為偏振光學在智能傳感、救援監測等領域的應用開辟了新路徑。
中國科學技術大學化學系博士后趙珊珊和博士生張銘江為文章的共同第一作者，我校莊濤濤教授為通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院人才計劃、安徽省杰出青年基金等項目的資助支持。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65647-6
（化學與材料科學學院、科研部）
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