近日，《美國科學院院刊》(PNAS)和《自然·通訊》(Nature Communications)相繼刊登武漢大學物理科學與技術學院丁濤課題組利用偏振光場誘導手性納米超結構生長的研究成果。武漢大學為唯一通訊單位，20級博士生盧曉林為兩篇論文的第一作者。 UyDq`@h  
4'N 4,3d$  
手性納米結構的構筑對于二維材料谷極化度的調控、生命手性起源的理解，以及手性催化和手性藥物的篩分都具有重要的理論和應用價值。傳統(tǒng)化學或物理手段構造的手性納米結構存在均一性和有序性較差，加工條件苛刻復雜，制備成本較高等問題。而且這些手段普適性較差，通常只適用于某一類材料體系。 "!D,9AkZS  
/\E3p6\*  
丁濤課題組在手性結構構筑和手性分子傳感方面做了一系列有益的嘗試，例如通過光學熱泳力輔助光化學生長得到了具有光學活性的枝化銀納米線（ACS Nano 2021, 15, 16404）；利用光熱效應輔助金納米顆粒的不對稱熔合形成金納米顆粒的手性聚集體 （Laser Photon. Rev. 2022, 16, 2100526）。雖然這些方法能夠簡單便捷地形成手性納米結構，但是得到對映體的選擇性和可調控性均較差。 0rAuK7  
$]^Io)}f@  
針對以上若干問題，丁濤課題組利用無機光化學相關原理，結合光場偏振態(tài)的調控技術，實現了幾類典型金屬和無機非金屬材料手性納米結構的光學可控生長。通過調節(jié)矢量光的偏振態(tài)可以對復合結構的手性特征和手性光學強度進行調控（圖1）。這些二維和三維手性納米結構可以用作手性分子的超靈敏檢測，寬波段的手性超表面和手性發(fā)光體，為其在手性分子檢測與分離、手性發(fā)光器件、手性光電探測等方面的應用打下了重要基礎。 fvA167\  
jgfr_"@A  
wV4MP1c$  
在PNAS論文中（PNAS 2023, 120, e2216627120），他們詳細介紹了以PtO為首的幾類典型無機半導體材料在偏振偶極誘導下的取向生長過程。在偏振光場作用下，PtO納米顆粒在動力學上更傾向于取向排列生長，形成橢圓形的柱狀結構（圖2a）。通過在同一位點多次改變偏振方向可以得到螺旋扭曲的納米柱結構（圖2b, c）。隨著螺旋度的增加，其光學手性逐漸加強（圖2d）。在矢量偏振光場作用下，PtO納米顆粒能夠組裝形成更為復雜的圖案（圖2e，f），在可見光范圍內表現出較寬的手性光譜（圖2g）。 mZjP;6  
RgzzbW  
?rdWhF]  
在Nature Communications論文中（Nat. Commun. 2023, 14, 1422），他們主要介紹了以金為代表的等離激元手性超結構。在該體系中，光學近場增強的生長模式對于偏振誘導取向生長起到了關鍵作用（圖3a, b），利用矢量偏振光場也可以得到手性等離激元納米結構（圖3c, d）。這種等離激元手性超結構展現出較強的超手性場和光學活性（圖3e），對手性分子展現出較大的光譜不對稱因子（圖3f），適用于不同手性分子的光學檢測。該方法同樣適用于多種介質材料手性超結構的可控生長，但是其手性光學強度要比等離激元手性超結構要弱。 R~RE21kAc  
F$O$Y[  
?MvL}o\|  
PNAS論文為直接投稿（direct submission），相關研究工作受到自然科學基金（11974265）和國家重點研發(fā)計劃（2020YFA0211300）資助。武大納米中心，電鏡中心和超算中心對相關材料的表征和計算提供支撐服務。 Pup%lO`.0  
lKS 2OOYC`  
據悉，丁濤課題組基于對物理和化學基礎學科的積累、材料和工程學科的技術運用形成了獨具特色的交叉科學研究。他們與兄弟學院課題組長期以跨學科合作形式推進各自學科的發(fā)展以及學科的交叉融合，通過組織學生開展聯(lián)合研討會和研究生學術論壇，構建了以需求驅動的優(yōu)勢互補課題為主導，跨學科/院系的研究生聯(lián)合培養(yǎng)新模式，課題組多位在讀和已畢業(yè)的研究生獲得了國家獎學金和武大創(chuàng)新獎學金。 bPuO~#iN~  
M{YN^ Kk  
論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2216627120 （PNAS） mCQ:<#  
WkPT6d  
https://www.nature.com/articles/s41467-023-37048-0 （Nature Communications）