一种圆偏振发光的手性液晶墨水及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种圆偏振发光的手性液晶墨水及其制备方法和应用，所述手性液晶墨水包括室温向列相液晶、手性分子和发光分子，所述发光分子包括量子点、钙钛矿纳米晶或上转换纳米粒子中的任意一种。本发明专利技术的手性液晶墨水中所包含的室温向列相液晶、手性分子和发光分子三者结合，使得该手性液晶墨水具有圆偏振发光特性，获得的圆偏振发光信号具有较大的不对称因子，因此该手性液晶墨水在手性印刷和手性打印方面具有较大的应用价值，并且其制备方法简单、环境影响因素小，成本低，具有广阔的应用前景。

A kind of circular polarized liquid crystal ink and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种圆偏振发光的手性液晶墨水及其制备方法和应用
本专利技术属于圆偏振发光领域，涉及一种圆偏振发光的手性液晶墨水的制备方法和应用。
技术介绍
圆偏振光包含丰富的光信息，具有高的光学敏感性和光学分辨率，因此它在生物编码、圆偏振光信息加密、3D光学显示、光学数据存储和光学器件等方面具有广泛的应用前景，并且一直受到人们的关注和研究。人们发现某些手性物质在受到入射光激发后，发射出左右圆偏振光的强度不同，这种现象称为圆偏振发光(CPL)，这表现了物质激发态的结构特征。圆偏振发光在光信息的处理、显示和存储等方面具有重要的应用价值。手性向列相液晶分子呈扁平状，排列成层，层内分子相互平行，分子长轴平行于层平面，不同层的分子长轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋状结构。通过往向列相液晶中添加手性分子，即能够诱导向列相液晶形成手性向列相液晶。在手性向列相液晶中加入发光分子是获得圆偏振光的一种有效的方法。近年来，人们利用手性向列相液晶的旋光性、选择性、圆二色性等特性开发出了多种新型显示器件。量子点是一种纳米级别的半导体材料，通过改变量子点的尺寸和化学组成可以控制其发光波长。量子点的吸收范围很宽，发射范围很窄，在多种颜色的量子点同时使用的过程中不容易出现光谱交叠。除此之外，量子点具有很好的光稳定性和长荧光寿命，这使得量子点具有作为背光源的潜质。卤化物钙钛矿纳米晶是一种高性能的半导体材料，不仅适用于太阳能电池，也适用于发光二极管和激光器。与杂化有机-无机卤化物相比，全无机钙钛矿具有更高的稳定性，在各种光电子学中具有巨大的应用潜力。CsPbX3这种钙钛矿具有优异的光学性能，特别是可调的发光波长和高量子产率。镧系金属掺杂的上转换纳米粒子与传统的有机染料和量子点相比，它具有毒性低、寿命长、发光线窄、光漂白阈值高等独特的优点，被认为是一种新型的生物光学探针，在光催化、多色显示、太阳能电池和生物放大等方面有着潜在的应用前景。CN107065284A公开了一种量子点彩膜液晶显示器，包括从下至上依次设置的背光源、下偏光元件、液晶层，还包括用于将经过所述液晶层之后的偏振光转换为全光谱光的量子点彩膜。通过将量子点彩膜应用于液晶显示屏中，将背光源的出射光经过下偏光元件以及液晶层之后入射至量子点彩膜，形成全光谱光，通过对背光源进行精细调节，进而大幅提升亮度以及色域表现，让色彩更加鲜明。CN204439978U公开了一种采用量子点的液晶模组及液晶显示装置，所述液晶模组包括背光系统、量子点光学膜片系统和液晶面板，背光系统包括光源和反射片，量子点光学膜片系统包括第一水氧阻隔层、量子点层、第二水氧阻隔层、具有旋光性的液晶层和1/4波片，液晶层位于第二水氧阻隔层与1/4波片之间。本技术采用量子点的液晶模组能够实现高色域，且由于增设了具有旋光性的液晶层和1/4波片，还可以实现增亮效果。目前为止，通过向手性向列相液晶中加入量子点、卤化物钙钛矿纳米晶、上转换纳米粒子来获得圆偏振发光的手性向列相液晶材料还没有被报道过。因此，开发出一种有效且普遍地获得圆偏振发光的手性向列相液晶材料的制备方法是很有必要的。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种圆偏振发光的手性液晶墨水及其制备方法和应用。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种圆偏振发光的手性液晶墨水，所述手性液晶墨水包括以下组分：室温向列相液晶、手性分子和发光分子，所述发光分子包括量子点、钙钛矿纳米晶或上转换纳米粒子中的任意一种。在本专利技术中，所述量子点包括CdSe/ZnS量子点或InP/ZnS量子点中的任意一种。在本专利技术中，使用这样的非手性量子点可以最终达到圆偏振发光的目的。优选地，所述CdSe/ZnS量子点为蓝光发射的CdSe/ZnS量子点(最大发射波长为458nm)，绿光发射的CdSe/ZnS量子点(最大发射波长为524nm)或红光发射的CdSe/ZnS量子点(最大发射波长为647nm)；优选地，所述InP/ZnS量子点为绿光发射的InP/ZnS量子点(最大发射波长为520nm)或红光发射的InP/ZnS量子点(最大发射波长为660nm)。在本专利技术中，所述钙钛矿纳米晶包括CsPbCl3、CsPbBr3或CsPbI3中的任意一种。其中，所述CsPbCl3是蓝光发射钙钛矿纳米晶，CsPbBr3是绿光发射钙钛矿纳米晶，CsPbI3是红光发射钙钛矿纳米晶。所述上转换纳米粒子包括NaYF4:Yb,Tm或NaYF4:Yb,Er中的任意一种。其中NaYF4为上转换纳米颗粒，Yb为敏化剂，Tm或Er为激活剂。优选地，所述上转换纳米粒子为蓝光发射的NaYF4:Yb,Tm(最大发射波长为475nm)或绿光发射的NaYF4:Yb,Er(最大发射波长为545nm)。在本专利技术中，所述室温向列相液晶包括SLC1717、5CB或MBBA中的任意一种。优选地，所述手性分子包括S811或R811。在本专利技术中，所述手性分子占所述室温向列相液晶质量的1-40％，例如，1％、2％、5％、10％、16％、21％、26％、30％、32.5％、35.8％、40％。优选地，当室温向列相液晶为5CB时，所述手性分子占所述室温向列相液晶质量的1％。优选地，当室温向列相液晶为MBBA时，所述手性分子占所述室温向列相液晶质量的2％。优选地，当室温向列相液晶为SLC1717时，发光分子为红光发射的CdSe/ZnS量子点时，手性分子占所述室温向列相液晶质量的26％。优选地，当室温向列相液晶为SLC1717，发光分子为绿光发射的CdSe/ZnS量子点，绿光发射的InP/ZnS量子点或CsPbBr3时，手性分子占所述室温向列相液晶质量的32.5％。优选地，当室温向列相液晶为SLC1717，发光分子为蓝光发射的CdSe/ZnS量子点，蓝光发射的NaYF4:Yb,Tm时，手性分子占所述室温向列相液晶质量的35.8％。优选地，当室温向列相液晶为SLC1717，发光分子为红光发射的InP/ZnS量子点和CsPbI3时，手性分子占所述室温向列相液晶质量的21％。优选地，当室温向列相液晶为SLC1717，发光分子为绿光发射的NaYF4:Yb,Er时，手性分子占所述室温向列相液晶质量的30％。优选地，当室温向列相液晶为SLC1717，发光分子为CsPbCl3时，手性分子占所述室温向列相液晶质量的40％。优选地，所述发光分子占所述室温向列相液晶质量的2％。在本专利技术中，可以发挥量子点、钙钛矿纳米晶和上转换纳米粒子的圆偏振发光性能。在本专利技术中，术语“蓝光发射的”、“绿光发射的”、“红光发射的”分别是指其对应的量子点所发射出的是蓝光、绿光或红光。另一方面，本专利技术还提供一种如上所述的圆偏振发光的手性液晶墨水的制备方法，包括以下步骤：将室温向列相液晶、手性分子和发光分子在有机溶剂中混合均匀，得到混合液，再将混合液中的溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述手性液晶墨水包括以下组分：室温向列相液晶、手性分子和发光分子，所述发光分子包括量子点、钙钛矿纳米晶或上转换纳米粒子中的任意一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述手性液晶墨水包括以下组分：室温向列相液晶、手性分子和发光分子，所述发光分子包括量子点、钙钛矿纳米晶或上转换纳米粒子中的任意一种。


2.如权利要求1所述的圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述量子点包括CdSe/ZnS量子点或InP/ZnS量子点中的任意一种；
优选地，所述CdSe/ZnS量子点为蓝光发射的CdSe/ZnS量子点，绿光发射的CdSe/ZnS量子点或红光发射的CdSe/ZnS量子点；
优选地，所述InP/ZnS量子点为绿光发射的InP/ZnS量子点或红光发射的InP/ZnS量子点。


3.如权利要求1或2所述的圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述钙钛矿纳米晶包括CsPbCl3、CsPbBr3或CsPbI3中的任意一种。


4.如权利要求1-3中任一项所述的圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述上转换纳米粒子包括NaYF4:Yb,Tm或NaYF4:Yb,Er中的任意一种；
优选地，所述上转换纳米粒子为蓝光发射的NaYF4:Yb,Tm或绿光发射的NaYF4:Yb,Er。


5.如权利要求1-4中任一项所述的圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述手性液晶墨水中所包含的室温向列相液晶包括SLC1717、5CB或MBBA中的任意一种。


6.如权利要求1-5中任一项所述的圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述手性液晶墨水所包含的手性分子为S811或R811中的任意一种。


7.如权利要求1-6中任一项所述的圆偏振发光的手性液晶墨水，其特征在于，所述手性液晶墨水中所包含的手性分子占所述室温向列相液晶质量的1-40％；
优选地，当室温向列相液晶为5CB时，所述手性分子占所述室温向列相液晶质量的1％；
优选地，当室温向列相液晶为MBBA时，所述手性分子占所述室温向列相液晶质量的2％；
优选地，当室温向列相液晶为SLC1717，发光分子为红光发射的CdSe/ZnS量子点时，手性分子占所述室温向列相液晶质量的26％；
优选地，当室温向列相液晶为SLC...

【专利技术属性】
技术研发人员：段鹏飞，杨雪峰，郭俊辰，范鸿川，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11