从量子技术到3D显示，圆偏振光的应用日益广泛。而能够直接发射圆偏振光的手性发光材料，是其中的核心元件。然而，传统方法制备的手性材料几乎都是平面薄膜，难以实现更复杂的立体结构。3D打印虽然能造出复杂形状，但有一个致命问题：打印过程中快速的光固化反应会破坏手性分子的有序排列。

中国科学技术大学庄涛涛教授团队找到了一种“相分离”的巧妙策略——在光固化3D打印过程中，让手性液晶分子与聚合物骨架“自动分开”，手性分子保留螺旋结构，聚合物骨架提供力学支撑，互不干扰。

成果于2026年7月30日发表于《自然-通讯》。

打印出的三维手性发光材料（3D-CLMs）实现了360°全向圆偏振发光，发光不对称因子（glum）高达0.6——比此前报道的3D打印手性发光材料提升了20倍，且打印精度达到10微米级。

思路：利用“相分离”保留手性结构

团队将手性液晶体系、光固化丙烯酸树脂和少量无机填料（TiO₂）混合成“打印墨水”。紫外光照射后，树脂中的C=C双键发生光聚合反应，快速交联固化。丙烯酸树脂固化后，原本互溶的体系发生聚合诱导相分离——液晶分子被“挤出”聚合物骨架，但仍保留其原有的螺旋超结构，从而保存了手性光学活性。

Figure 1（3D打印策略与结构表征）

关键性能：glum高达0.6，打印精度10 μm

手性发光材料的核心性能指标是发光不对称因子（glum）——值越大，圆偏振纯度越高。此前3D打印手性发光材料的glum通常低于0.03。庄涛涛团队打印的3D-CLMs，在透射和反射光路下，glum均稳定在0.6左右，提升约20倍。同时，打印分辨率达到10 μm（设备极限），可直接打印光子芯片模型等高精度立体结构。

Figure 3（打印优化与性能）

独特现象：激发路径调控发光手性反转

研究还发现了一个有趣的现象：3D-CLMs的发光手性可以通过激发光传播方向或材料厚度进行调控。

• 厚度低于100 μm时：右手性掺杂剂打印的样品发射右旋圆偏振光
• 厚度超过100 μm时：透射光完全反转，变为左旋圆偏振光

这意味着，同一个3D打印器件可以通过几何结构设计实现手性发光方向的动态切换。团队将其应用于光子芯片模型的打印，展示了该材料在集成光子学中的潜力。

Figure 2（手性光学性质）

Figure 4（全向发光与复杂结构打印）

论文信息：3D-printed chiral luminous materials，Nature Communications，2026，DOI: 10.1038/s41467-026-75988-5

总结：

聚合诱导相分离策略→光固化3D打印保留手性螺旋结构→glum达0.6（提升20倍）→10 μm级高精度→360°全向圆偏振发光→厚度/光路调控手性反转→展示光子芯片等复杂器件打印潜力。