在核心生命过程中，分子运动的作用至关重要，这一点启发了跨学科的研究者们对开发人工分子机器的研究兴趣。在这一前沿领域，机械互锁分子被誉为构建分子机器的理想蓝图或基础构件。其中，构建具有圆偏振发光性质的机械互锁分子，有助于进一步拓展这类分子在生物医学和光学等领域的应用前景。然而，由于缺乏有效的实验手段实现对圆偏振发光动力学的实时监测，人们对圆偏振发光的产生和消退机制的理解仍然有限。这一机制性研究的空白限制了人们在理性指导下对分子进行进一步地设计和开发。

近日，华东师范大学陈缙泉教授课题组搭建了国际首台飞秒-纳秒时间分辨的圆偏振发光光谱系统，结合瞬态吸收光谱系统首次实现对含有两个芘基元的拓扑手性[2]索烃体系中多通路圆偏振发光机制的成功解析。

为了实现对分子中圆偏振发光动力学的实时监测，课题组率先基于飞秒激光系统搭建完成检测时间窗口涵盖14 fs - 5 µs，波长范围覆盖250 nm - 800 nm的时间分辨圆偏振发光光谱系统（如图 1a）。在本项工作中，我们聚焦于一系列基于芘基元的圆偏振发光手性分子（如图1b），包括由华东师范大学杨海波教授课题组最近开发的首例含有两个芘基元的拓扑手性[2]索烃体系（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 134，e202210542）。

首先，利用成熟的瞬态吸收光谱技术，我们发现拓扑手性[2]索烃中同时存在寿命达到纳秒量级的局域态和激子态，且两个能态之间存在平行弛豫关系（如图 2）。通过加入钠离子破坏芘分子的堆叠会有效淬灭激子态的产生。随后，我们利用时间分辨圆偏振发光光谱技术，直接观测到由局域发光态和激子发光态产生的圆偏振发光动力学存在显著的差异（如图3）。且由局域发光态产生的不对称发光因子并不会随着时间发生变化，而由激子发光态产生不对称发光因子会存在一个和芘分子旋转时间相近的数值增长过程。结合瞬态吸收和时间分辨的圆偏振光谱结果，我们认为局域发光态的手性来源于锁烃结构的拓扑手性，而激子发光态的手性源于由芘分子之间堆叠产生的欧几里得手性。本项工作不仅揭示了拓扑手性[2]索烃的圆偏振发光机制，也为研究其他分子的圆偏振发光机制提供新的实验方法。