首類手性鋁氧簇cAlOCs材料應(yīng)用于手性光學(xué)，制備柔性CPL薄膜
文章來源：賢集網(wǎng) 更新時(shí)間：2024-03-15 16:22:38
|
手性普遍存在于自然界，是生命體系的基本特征之一。從原子級水平上研究手性團(tuán)簇的手性來源、多重手性，對手性化學(xué)和團(tuán)簇化學(xué)具有重要意義。然而，手性金屬有機(jī)簇合物僅約占手性晶態(tài)化合物的7.8%，集中在貴金屬、稀土和過渡金屬。近期，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員方偉慧采用協(xié)同配位合成策略，構(gòu)筑出首類手性鋁氧簇（cAlOCs），并應(yīng)用于圓偏振發(fā)光。 自然界中，氨基酸的分子手性決定蛋白質(zhì)的螺旋手性，最終表現(xiàn)為多尺寸的生物分子的宏觀手性。此類由手性氨基酸和輔助螯合配體2，6吡啶二羧酸穩(wěn)定的cAlOCs-Al5簇體系，整合了團(tuán)簇分子的手性、類DNA手性雙螺旋以及手性氫鍵qtz拓?fù)洹；趫F(tuán)簇間的氫鍵弱相互作用，該研究實(shí)現(xiàn)了團(tuán)簇間的手性轉(zhuǎn)移與放大，并為組裝手性拓?fù)涮峁┝艘运倪B接的團(tuán)簇為節(jié)點(diǎn)的新拓?fù)鋵W(xué)方法。此外，這種協(xié)同配位合成策略具有良好的普適性，可擴(kuò)展到不同的同構(gòu)配體以及不同的抗衡離子。此類cAlOCs材料可以實(shí)現(xiàn)克級水平放大合成，具有較好的穩(wěn)定性和高的BET比表面積。 化合物的多重手性以及制備柔性CPL薄膜的示意圖 此外，該研究將這類cAlOCs材料應(yīng)用在手性光學(xué)中。由于團(tuán)簇的超分子結(jié)構(gòu)存在直徑約1納米的一維通道以及團(tuán)簇抗衡陰離子具有可替換性，研究利用納米級的螺旋孔道負(fù)載陰離子的有機(jī)染料分子CF3512-。廣泛的表征證明了染料分子在晶體中的成功摻雜和均勻分布，同時(shí)，分子模擬計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)了熒光染料陰離子通過靜電以及氫鍵相互作用與正電荷的Al5簇相結(jié)合。手性螺旋孔道和熒光陰離子染料分子之間的手性轉(zhuǎn)移，使得摻雜熒光陰離子染料后材料具有明顯的圓偏振發(fā)光（CPL）信號，且信號強(qiáng)度相當(dāng)于部分手性貴金屬的CPL。該材料可進(jìn)一步制備成柔性、透明和廉價(jià)的CPL薄膜，展示了潛在的應(yīng)用價(jià)值。 上述研究為手性鋁氧簇的合成提供了有效方法，并為低成本的CPL材料合成提供了新途徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì)志》上。 相關(guān)研究 高壓下手性光學(xué)性質(zhì)反轉(zhuǎn) 纖維素納米晶（CNCs）手性光學(xué)性質(zhì)調(diào)控是近期材料和光學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，在手性光學(xué)器件構(gòu)筑、生物檢測、納米光子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。其分散液通過蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝形成膽甾相薄膜，表現(xiàn)出圓二色性。CNCs的手性結(jié)構(gòu)覆蓋了宏觀、介觀、分子層次。CNCs組裝體手性光學(xué)性質(zhì)動(dòng)態(tài)調(diào)控和手性反轉(zhuǎn)對手性結(jié)構(gòu)調(diào)控的探索、手性傳遞的作用機(jī)制、天然材料在光學(xué)器件等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要作用和推動(dòng)意義。目前CNCs薄膜手性光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控主要集中在螺距的變化，很難實(shí)現(xiàn)多級轉(zhuǎn)變過程，未能實(shí)現(xiàn)手性反轉(zhuǎn)。 近日，上海科技大學(xué)葉春洪課題組與合作者，借助于金剛石對頂砧原位測試系統(tǒng)，利用靜水壓力，次第調(diào)控CNCs膽甾相結(jié)構(gòu)中的相結(jié)構(gòu)、弱相互作用和化學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對膽甾相組裝結(jié)構(gòu)螺距和取向的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了高壓下手性光學(xué)性質(zhì)反轉(zhuǎn)。相關(guān)工作以“Pressure-Induced Inversion of Chiroptical Properties in Cholesteric Assembled Cellulose Nanocrystals”為題發(fā)表于《Adv.Optical Mater.》（DOI:10.1002/adom.202303204）。 纖維素納米晶手性組裝的壓力多級調(diào)控及反轉(zhuǎn)示意圖 作者制備了具有膽甾相結(jié)構(gòu)的CNCs薄膜，并進(jìn)行原位圓二色光譜測試。該組裝薄膜的光學(xué)性質(zhì)呈現(xiàn)了三個(gè)階段的轉(zhuǎn)變：第一階段（0-1.4 GPa）中，壓力增加導(dǎo)致光子帶隙藍(lán)移；第二階段中（1.4-8.5 GPa），光子帶隙變化不明顯；第三階段（大于8.5 GPa），光子帶隙明顯藍(lán)移。且CD光譜發(fā)生反轉(zhuǎn)，不對稱因子（g）由0 GPa下g=0.44轉(zhuǎn)變在16 GPa下g=-0.15。 原位紅外光譜測試驗(yàn)證第一二階段源于氫鍵等非共價(jià)鍵變化，而第三階段產(chǎn)生化學(xué)鍵變化。非共價(jià)鍵和共價(jià)鍵的次第轉(zhuǎn)變就會(huì)導(dǎo)致前兩階段可以完全恢復(fù)，而第三階段不完全可逆；而第三階段回復(fù)的樣品驗(yàn)證了手性光學(xué)性質(zhì)變化來源于組裝結(jié)構(gòu)變化，而內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)回復(fù)至原始狀態(tài)。作者進(jìn)一步計(jì)算了壓力對于內(nèi)部葡萄糖單元做功，前兩個(gè)階段做功大概是77kJ/mol，是在非共價(jià)鍵能量范圍內(nèi)；而第三階段達(dá)到共價(jià)鍵能量，開始影響鏈構(gòu)象等。 壓力誘導(dǎo)纖維素納米晶光子帶隙的多級轉(zhuǎn)變 上海科技大學(xué)助理研究員孟曉博士為本文第一作者，上海科技大學(xué)孟曉博士、葉春洪研究員、吉林大學(xué)/聊城大學(xué)王凱教授為本文共同通訊作者。同時(shí)也獲得了多位合作者的大力支持，非常感謝。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、上科大啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)、上科大“雙一流”材料學(xué)科建設(shè)基金、國家海外青年人才引進(jìn)項(xiàng)目、山東省泰山學(xué)者項(xiàng)目和上海市“揚(yáng)帆”計(jì)劃的資助。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_543395.html 來源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。 |
相關(guān)新聞
- [2024-06-28]·湖北宜化擬公開掛牌轉(zhuǎn)讓降解新材
- [2024-06-28]·廣信股份公開一項(xiàng)聚氨酯農(nóng)藥微膠
- [2024-06-28]·伊之密與海爾再度攜手，共筑智能
- [2024-06-28]·全球首列！更輕更節(jié)能的碳纖維地
- [2024-06-28]·稀土紅外反射中空隔熱聚酰胺纖維
- [2024-06-28]·盛禧奧在意大利開設(shè)PMMA先進(jìn)回收
- [2024-06-28]·APS Elastomers推出新的耐高溫T
- [2024-06-28]·杜邦FROTH-PAK?環(huán)保型低壓雙組
- [2024-06-27]·科學(xué)家創(chuàng)制出無疲勞鐵電材料?有
- [2024-06-27]·亞納米尺度全暴露Pt團(tuán)簇高效催化
主辦單位：山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì)
山東省濟(jì)南市文化東路80號郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號：魯ICP備2021036540號
山東省濟(jì)南市文化東路80號郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號：魯ICP備2021036540號
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號