摘要：全无机铅卤钙钛矿（CsPbX₃）因其高量子产率和可调发光特性，在手性光学领域备受关注。然而，铅基钙钛矿的环境不稳定性及缺乏磁光耦合机制，严重限制了其手性集成应用。稀土离子（如Gd³⁺、Eu³⁺）具有独特的4f电子构型，不仅能钝化晶格缺陷提高稳定性，还能通过电子

研究背景

全无机铅卤钙钛矿（CsPbX₃）因其高量子产率和可调发光特性，在手性光学领域备受关注。然而，铅基钙钛矿的环境不稳定性及缺乏磁光耦合机制，严重限制了其手性集成应用。稀土离子（如Gd³⁺、Eu³⁺）具有独特的4f电子构型，不仅能钝化晶格缺陷提高稳定性，还能通过电子局域效应拓展光谱响应范围，为开发多功能手性光电器件提供了新思路。

研究内容

近日， 江南大学马伟、赵媛 团队 在 Angewandte Chemie International Edition 期刊上发表了题为“ Gadolinium and Europium Doped Chiral Perovskite Films with Magnetic Circular Dichroism and Circularly Polarized Luminescence for Information Encryption Applications ”的论文。 提出一种策略：将具有磁光活性的稀土离子（Gd³⁺、Eu³⁺）引入 CsPbX₃晶格中，形成纳米片（NSs）；随后将这些纳米片定向组装成大规模手性薄膜。该手性薄膜的手性光学活性可在 300-700 nm 波长范围内调控，且基于此构建的多色圆偏振发光（CPL）系统具有角度依赖性偏振切换特性。手性 Gd³⁺：CsPbBr₃纳米片薄膜和手性 Eu³⁺：CsPb (Br/Cl)₃纳米片薄膜均表现出显著提升的发光不对称因子（|gₗᵤₘ| 最高可达 10⁻²），同时还展现出增强的磁圆二色性（MCD）响应。这一研究进一步开发了一种基于组分 / 偏振 / 波长多维调控的光学加密系统，该系统可实现动态可编程信息存储，为自旋光子器件、量子通信及高端防伪技术提供了新型材料平台。

稀土掺杂协同增强稳定性与光学性能

Gd³⁺和Eu³⁺的引入不仅钝化了钙钛矿晶格缺陷，提高了环境稳定性，还通过4f电子跃迁拓展了紫外-可见光区的发光和磁光响应。

层数与角度可控的手性组装

通过LB技术实现了纳米片的定向堆叠，层数（7+7层 for Gd³⁺, 5+5层 for Eu³⁺）和层间角度（45°）的优化显著增强了CD和CPL信号，g因子达到10⁻²量级。

强磁光耦合效应

稀土掺杂诱导的Zeeman分裂和手性偶极矩动态耦合，使薄膜在±1.6 T磁场下表现出显著的MCD响应，为磁光器件提供了新材料平台。

多维动态信息加密应用

利用薄膜的多色荧光和CPL特性，构建了基于偏振/波长/组分的四层加密系统，实现了在自然光、紫外光、左/右旋偏振光下的动态信息隐藏与读取。

理论计算与实验验证结合

通过MCD理论和手性密度泛函理论计算，揭示了稀土掺杂增强磁光响应的机理，为材料设计提供了理论指导。

结论与展望

该研究通过将稀土离子（Gd³⁺和Eu³⁺）引入全无机铅卤化物钙钛矿（CsPbX₃）晶格中，成功制备了具有显著磁光响应和圆偏振发光（CPL）特性的手性薄膜。这些薄膜不仅展现出从300到700纳米的宽光谱CPL发射，而且在稀土离子的掺杂下，发光不对称因子（|gₗᵤₘ|）显著提高，达到了10⁻²量级。此外，这些手性薄膜还表现出显著的磁圆二色性（MCD）响应，通过理论计算和实验验证，揭示了稀土掺杂诱导的Zeeman分裂与手性偶极矩动力学之间的耦合机制。基于这些特性，研究者们进一步开发了一种多层级光学加密和防伪系统，实现了动态信息加密，为高端防伪技术提供了新的解决方案。这一研究不仅在基础科学研究方面取得了重要进展，而且为钙钛矿材料在光学信息加密、量子通信和高端防伪技术中的应用提供了重要的技术支持。未来的研究可以进一步探索更多稀土元素的掺杂效应，优化薄膜结构以实现更高的发光效率和更好的稳定性。此外，结合其他功能材料，开发多功能集成器件，将为钙钛矿材料在更多领域的应用提供广阔前景。

文献来源

D. Liang, F. Peng, Q. Du, et. al. , Gadolinium and Europium Doped Chiral Perovskite Films with Magnetic Circular Dichroism and Circularly Polarized Luminescence for Information Encryption Applications, Angew. Chem. Int. Ed. , 2025 , e202510754.

来源：云阳好先生做实事