Small:配体诱导氧化镍纳米材料的手性

1、研究背景:

发展新的手性无机功能材料,研究手性物质与光之间的相互作用,探索理化和生物等方面的性能,在诸多相关学科中都有着重要的意义。近年来,手性金属、半导体、碳材料等无机手性纳米材料发展迅速并广泛应用在了偏振控制、负折射率和生物医学等领域。而在众多备选材料中,手性过渡金属氧化物(TMOs)则因为其化学计量可调性受到了学界的广泛关注。这是由于TMOs 的物理化学性质(导电性、催化性、光热性等)与它们的原子核外d 电子息息相关,以致于TMOs 可以随着过渡金属的化合价变化呈现出不同的光学性质,表现出可变化的d-d 跃迁吸收谱、电荷迁移、吸收谱、等离子激元吸收谱等;基于此,手性TMOs 在具备了多种物理化学性质的同时还可通过手性的引入将这些本征物理化学性质与手性光学性质相结合,为新概念材料的设计提出新的思路。因此,系统性探索其可控的精准构筑方法,研究TMOs 的手性信号引入机理并建立基于手性TMOs 的潜在应用是具有重要意义的。

2、文章概述:

近期,湖北大学李以文副教授、程佳吉副教授、深圳大学贺廷超教授、中国医科大学徐晓倩副教授合作,从有机手性分子出发,开发和制备出一系列可调控的手性配体诱导的氧化镍纳米结构材料。结果表明,通过制备过程中溶液pH的调控和氧化还原处理,可以得到不同手性配体功能化的氧化镍,可覆盖全紫外-可见光范围(图1)。同时,通过DFT模拟和手性光谱计算也证实了实验结果,可见光处光学信号来自于d-d跃迁,紫外光区信号来自于金属-配体电荷转移。实现了有机-无机手性纳米结构的调控和转换。最后,由于该新型材料对于手性圆偏振光强烈的选择活性,手性氧化镍纳米颗粒可应用与紫外光聚合反应中,制备了具有高强度手性信号的聚二乙炔高分子薄膜(图2),在其光化学应用中进行了深入的拓展。该工作对于进一步开发设计新型手性TMOs材料以及深入理解其跃迁种类对调控其手性信号和功能特性具有重要意义。

3、图文导读:

图1. 不同手性配体诱导的氧化镍纳米颗粒及其对应的圆二色特性。

  • 结论:

该团队制备了pH敏感的手性氧化镍纳米粒子。由于纳米粒子核周围金属络合物的电荷转移和d-d跃迁,纳米材料具有从紫外到可见波段的手性。通过TD-DFT建模方法和NDCO模拟,分析和讨论了金属配体手性的机理。此外,将制备的手性纳米粒子作为诱导剂,在可见范围内制备手性聚合物。结果表明,在非偏振紫外光照射下,可以成功地传递手性。该团队认为这些手性过渡金属氧化物纳米粒子在手性转移方面具有巨大的潜力。

上述研究工作得到了湖北省科技技术厅项目(2021CFB018、2020CFB220)广东省自然科学基金面上项目(2019A1515012094)、广东省教育厅特色创新项目(2018KTSCX198)和深圳市科技计划面上项目(JCYJ20210324094414039)的支持。

论文信息:

Chiroptical Transitions of Enantiomeric Ligand-Activated Nickel Oxides

Jiaying Lin, Rulin Liu, Xi Zhu, Alexander Wei, Xiaoqian Xu*, Tingchao He*, Jiaji Cheng*, Yiwen Li*

Small

DOI: 10.1002/smll.202107570

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202107570