邢鵬遙教授課題組在自組裝手性納米結(jié)構(gòu)和光學活性功能拓展上取得進展
???? 近日，我院邢鵬遙教授課題組在自組裝手性納米結(jié)構(gòu)和光學活性功能拓展上取得進展，相關(guān)成果分別發(fā)表在ACS Nano [ACS Nano. 2020, 14, 2522] 和Angew. Chem. Int. Ed. [2020, DOI: 10.1002/anie.202003351.]上。論文的第一作者分別是2019級碩士生趙建劍和2018級碩士生王卓爾，邢鵬遙教授為獨立通訊作者，山東大學化學與化工學院為唯一通訊單位。
偏振光對于增強信息存儲和顯示等復雜視覺效果來說是至關(guān)重要的。圓偏振光的吸收和發(fā)射會產(chǎn)生圓二色性（CD）和圓偏振發(fā)光（CPL）。具有這種手性活性的材料正在3D顯示、手性開關(guān)、生物傳感、無創(chuàng)生物醫(yī)學診斷和不對稱催化等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。與直接手性植入軸向手性生色團或等離子體納米顆粒相比，自組裝是手性材料合成的有效途徑。近年來，具有特定吸收性或發(fā)光性的無機納米材料，例如金納米棒，量子點，鈣鈦礦納米晶體，經(jīng)過表面改性后，能夠在手性自組裝模板上形成不對稱取向。目前，大家廣泛采用的是通過具有π-π堆積，電荷轉(zhuǎn)移，靜電和氫鍵相互作用等結(jié)合位點的有機發(fā)光體與手性組分單元共同組裝，以易于控制誘導的手性，CD和CPL。關(guān)于手性光學材料合成的當前挑戰(zhàn)集中在以下方面：1）精確控制左旋或右旋，CD波長范圍或CPL發(fā)光顏色； 2）高不對稱性g因子，包括gabs和glum； 3）高合成產(chǎn)率和高保真度為了解決這些問題，作者在這里報告了利用水溶性天然羥基酸和苯并咪唑衍生物之間的氫鍵相互作用，通過活化的手性反應對共組裝材料進行高通量合成的方法。選擇具有C3和C2對稱性的三位和二位苯并咪唑（TBIB和BBIB）作為羧基粘合劑，引入已在宏觀手性誘導中使用的D/L-酒石酸（TA）和D/L-扁桃酸（MA）以產(chǎn)生八種（2×4）潛在的共組裝組合（圖.1）。
??????????????????????? ?圖1. TBIB， BBIB，TA和MA的分子結(jié)構(gòu)，以及具有可調(diào)手性的手性自組裝體
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相對于多肽序列來說，無論是從分子層次到納米層次，獨立的氨基酸長期被認為是構(gòu)筑功能螺旋結(jié)構(gòu)不利的構(gòu)筑基元。由于氨基酸組裝缺乏足夠的氫鍵位點，氨基酸組裝在手性光學方面應用受到了限制。通過在N端修飾稠環(huán)芳基，作者發(fā)現(xiàn)封端氨基酸可以組裝成在分子層次上的類α-helix的螺旋結(jié)構(gòu)，其可以進一步在小分子的誘導下形成模塊化的，三組分螺旋手性結(jié)構(gòu)。復合結(jié)構(gòu)的超分子手性征以及手性光學特征可以得到精準的調(diào)控。
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圖2.多組分復雜手性共組裝的構(gòu)筑
上述工作得到國家自然科學青年基金、江蘇省青年基金、山東大學齊魯學者啟動基金，以及山東大學學科交叉創(chuàng)新團體基金的支持。儀器測試得到山東大學結(jié)構(gòu)成分與物性測量平臺的支持。
論文鏈接：
1. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c00352
2. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202003351
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