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2020-03-05,梁家其同学的工作“多级次手性晶格自组装诱导圆偏振发光”发表在《ACS Nano》

  在大自然中,许多天然手性生物对圆偏振光表现出典型的响应性。受自然生物的启发,近年来研究人员在开发选择性反射或发射圆偏振光的手性材料方面取得了巨大进展。特别来自手性材料的圆偏振发光(CPL),由于其独特的优势而受到越来越多的关注。自组装已被证明是制备CPL活性材料的有效方法。然而传统的基于分子间弱相互作用的超分子自组装通常产生的结构的有序性都比较差。相比于利用高度有序、刚性结构的液晶和晶体体系获得的CPL活性材料的不对称因子(glum)存在数量级的差别。最近报道的区别于传统自组装的晶格自组装(Lattice self-assembly, LSA)依赖于强的和定向的分子间相互作用,产生了高度有序的结构。在LSA中,结构单元被精确地放置在晶格上,具有结晶性和结构刚性。因此,通过晶格自组装获得高glumCPL活性材料是有可能的。最近,我们课题组梁家其等同学在β-环糊精(β-CD)和十二烷基硫酸钠(SDS)构建的晶格自组装螺旋管中观察到了手性的多级次传递现象,并成功构建了由晶格自组装螺旋管与负载的非手性染料共组装而形成的手性发光材料,可以获得非常高的发光不对称因子(0.1)。 

  β-CDSDS依靠强的和定向的分子间氢键作用形成晶格螺旋管,在螺旋管合成过程中加入染料可获得发光的晶格自组装材料。实验发现,掺入阳离子染料的晶格螺旋管均可检测到CPL信号,最大glum值可达0.1。考虑到螺旋管中含有大量的负电荷,阳离子染料通过静电相互作用吸附在螺旋管上。β-CD的分子手性通过多级次手性传递到阳离子染料,诱导非手性染料发出圆偏振光。染料处于无数个小晶格通过自组装形成的有序的晶格环境中,故放大了染料的圆偏振发光。有趣的是,中性的疏水染料(尼罗红)掺入螺旋管中也能够诱导出圆偏振发光。这是由于螺旋管中含有大量疏水的空间,手性环境/空间诱导了尼罗红圆偏振发光。同时,加入氯化钠可以导致螺旋管解组装成纳米片。发现掺入阳离子染料的纳米片也具有手性光学性质,更有力的证明了β-CD的分子手性的多级次传递。我们通过简单的多级次晶格自组装手性传递策略,实现了高圆极化的圆偏振发光,为构筑圆偏振发光材料提供了简单可行的策略。 

  相关结果发表在ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.9b08408

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08408 

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