武漢大學(xué)在光學(xué)誘導(dǎo)手性納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方面取得系列進展
近日，《美國科學(xué)院院刊》(PNAS)和《自然·通訊》(Nature Communications)相繼刊登武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院丁濤課題組利用偏振光場誘導(dǎo)手性納米超結(jié)構(gòu)生長的研究成果。武漢大學(xué)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。 kUJ\AK
Z {ntF
手性納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑對于二維材料谷極化度的調(diào)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(yīng)用價值。傳統(tǒng)化學(xué)或物理手段構(gòu)造的手性納米結(jié)構(gòu)存在均一性和有序性較差，加工條件苛刻復(fù)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。 V.IgEE]
i* 9[El
丁濤課題組在手性結(jié)構(gòu)構(gòu)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(xué)熱泳力輔助光化學(xué)生長得到了具有光學(xué)活性的枝化銀納米線（ACS Nano 2021, 15, 16404）；利用光熱效應(yīng)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(jié)構(gòu)，但是得到對映體的選擇性和可調(diào)控性均較差。 Y[Gw<1F_
N_vVEIO9
針對以上若干問題，丁濤課題組利用無機光化學(xué)相關(guān)原理，結(jié)合光場偏振態(tài)的調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了幾類典型金屬和無機非金屬材料手性納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)可控生長。通過調(diào)節(jié)矢量光的偏振態(tài)可以對復(fù)合結(jié)構(gòu)的手性特征和手性光學(xué)強度進行調(diào)控（圖1）。這些二維和三維手性納米結(jié)構(gòu)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(yīng)用打下了重要基礎(chǔ)。 _ +,2b:D:
ifu "e_^
[attachment=116828] lPS A
圖1.偏振光場誘導(dǎo)下的手性和復(fù)雜組裝納米結(jié)構(gòu)概念圖 J3sO%4sYR
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(dǎo)體材料在偏振偶極誘導(dǎo)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(xué)上更傾向于取向排列生長，形成橢圓形的柱狀結(jié)構(gòu)（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(jié)構(gòu)（圖2b, c）。隨著螺旋度的增加，其光學(xué)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(fù)雜的圖案（圖2e，f），在可見光范圍內(nèi)表現(xiàn)出較寬的手性光譜（圖2g）。 I +,D,Vg
'_n{+e R74
|