手性金纳米团簇研究取得新进展

我们的左右手具有巧妙绝伦的对称之美,然而,能使自已的左右手重合吗?不可能!这就是手性。大至星系旋臂、行星自转、大气气旋,小到矿物晶体、有机分子,从无生命的物体,到生命现象,无处没有手性的倩影。手性是自然界的基本属性。近年来,人们对单一手性化合物及手性功能材料的需求推动了手性科学的蓬勃发展,手性金属纳米团簇因其在光学、手性催化和其他重要方面都具有很大的潜在应用价值而越来越受到重视。原子精确的金纳米团簇的不断发展促使科学家们对原子精确的手性金纳米团簇的研究产生了浓厚的兴趣。

近年来,科学家们提出了几种合成手性金纳米团簇的方法:第一,利用手性配体或手性助剂直接合成;第二,手性稳定剂对非手性金纳米颗粒进行修饰;第三,手性模版或非手性模版存在下进行手性组装。基于这些合成方法,越来越多的手性配体和手性助剂应用于手性金纳米团簇的合成,这也促使了很多不同精确原子数目的手性团簇的出现。但是,在手性金纳米团簇的研究中,其手性的起源仍是一个还难以得到系统解决的科研难题。科学家们针对这一科研难题提出了三种可能性:手性起源于手性金属核(金属原子排列)、手性吸附模型、手性诱导和邻接效应。一般而言,保护金纳米团簇的手性配体能有效地诱导团簇手性的产生。

安徽大学化学院朱满洲教授和卡内基梅隆大学金荣超教授课题组在前期科研成果(Nano Lett.2011,11,3963;ACS Nano  2011, 5, 8935;Nanoscale 2013,5,7589)的基础上再次在手性金纳米团簇研究上实现突破。首次实现手性配体直接合成手性Au38纳米团簇,而这一特殊的团簇既拥有固有手性Au38核心,同时也存在外层手性配体的手性诱导。双重影响下的Au38纳米团簇的手性信号(CD信号)出现了明显的变化,这进一步证明了内核的金属原子排列和配体外壳对手性的产生有着至关重要的作用。通过简便直接的方法合成高纯度Au38手性纳米团簇,这为团簇的手性催化及其他应用研究创造了有利条件。