近日，我校华南先进光电子研究院周国富教授、胡小文副研究员课题组在圆偏振光非互易传输调控领域取得重大研究成果，在国际知名期刊《Advanced Materials》上发表题为《Wavelength- and Helicity-Reconfigurable Circularly Polarized Optical Diodes Enabled by Molecular Photoswitches》的研究论文。我校是该论文的第一完成单位，硕士研究生叶超广是论文的第一作者，已毕业硕士生原鸣为论文共同第一作者。

图1 分子马达掺杂胆甾相液晶实现对不同波长以及不同旋性的圆偏振光的非互易传输原理

非互易传输是指光在正向和反向传播时呈现不对称的透射特性，即光可以沿正向传播，而反向传播则受到抑制，从而实现光的“单向通行”。实现这一功能的器件被称为光学二极管（或光学隔离器）。圆偏振光的非互易传输对于光信息处理、自旋光子信号路由和量子通信等领域具有重要应用价值。然而，现有圆偏振光学二极管通常只能在预设的波长和固定圆偏振手性下工作，器件制备完成后难以对工作波长和隔离手性进行动态调控，限制了其在复杂、可重构光子系统中的应用。

针对这一挑战，胡小文课题组利用分子马达掺杂胆甾相液晶的光驱动螺旋扭曲力调控机制，并结合聚多巴胺（PDA@PVA）光热界面的非对称热效应，开发了一种波长与手性均可动态重构的圆偏振光学二极管。在紫外光驱动下，分子马达发生光异构化，持续调节胆甾相液晶的螺旋螺距，使光子带隙在532–980 nm范围内实现可逆调谐；随着紫外光剂量进一步增加，液晶螺旋结构发生手性反转，使同一器件能够在右旋和左旋圆偏振光之间动态切换隔离通道。该器件在全部测试波长下均实现超过15.10 dB的隔离比，最高可达15.80 dB（980 nm），插入损耗低至1.05 dB；同时，通过液晶组分工程可进一步实现对器件工作阈值和热耐受性的系统调控。

该工作首次在同一软物质光子器件中实现了工作波长与圆偏振手性的协同光学重构，使光学二极管从“固定功能”向“可编程功能”转变，为新型可重构光学隔离器、自适应光子路由及自旋光子学系统的发展提供了新的技术路径。圆偏振手性的光学重构，为可编程光学隔离器与自适应自旋光子学系统的发展开辟了新途径。

此外，今年7月，周国富/胡小文课题组在期刊《Nano Energy》上发表题为《Reversible thermally-switchable chirality of circularly polarized luminescence in perovskite nanocrystals enabled by cholesteric liquid crystals》的研究论文。我校是该论文的第一完成单位，硕士研究生周为是论文第一作者，物理学院姜小芳教授指导的博士研究生李泽林为论文共同第一作者。

圆偏振光（CPL）携带光子自旋角动量，为集成光子学和量子信息技术提供了额外的调控自由度。然而，实现圆偏振光手性的高效、可逆、动态切换一直是领域内的重大挑战。传统方法依赖于改变手性发光体本身，这往往在偏振强度和动态可调性之间存在固有矛盾。胡小文课题组提出了一种全新的热编程光子策略，利用热响应胆甾相液晶材料的热致螺距收缩特性，结合具有窄带发射和高光致发光量子产率的钙钛矿纳米晶体，协同开发了调控发光旋性的集成化圆偏振发光器件。器件可在可见光范围内，通过不同温度刺激，从左旋→无旋性→右旋的按需切换，Δglum > 3.3的连续可调。由于器件采用叠层设计，仅需更换钙钛矿卤素组分并匹配液晶材料的光子带隙，该圆偏振光子平台具备多波长发射、旋性按需调控的能力，为集成光子学、自适应光学显示与信息安全技术提供了重要的研究参考。

图2 多通道光学信息加密演示

以上研究成果得到了国家自然科学基金、广州市科技计划项目、广东省光信息材料与技术重点实验室、广东省基础应用基础研究基金、教育部光信息国际合作联合实验室以及111引智基地等项目的经费支持。论文合作者化学学院陈家文教授提供了分子马达关键材料，物理学院姜小芳教授和西班牙维戈大学Lakshminarayana Polavarap教授在论文的结果讨论上给予了大力支持。

论文1链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.74882

论文2链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285526005604