安徽大學(xué)手性Au38納米團(tuán)簇研究取得進(jìn)展

【摘要】近年來，人們對單一手性化合物及手性功能材料的需求推動了手性科學(xué)的蓬勃發(fā)展，手性金屬納米團(tuán)簇因其在光學(xué)、手性催化和其他重要方面都具有很大的潛在應(yīng)用價值而越來越受到重視。安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院朱滿洲教授和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)金榮超教授課題組在前期科研成果（Nano Lett. 2011, 11, 3963；ACS Nano  2011, 5, 8935；Nanoscale 2013, 5, 7589）的基礎(chǔ)上再次在手性金納米團(tuán)簇研究上實(shí)現(xiàn)突破。首次實(shí)現(xiàn)手性配體直接合成手性Au38納米團(tuán)簇。

    我們的左右手具有巧妙絕倫的對稱之美，然而，能使自已的左右手重合嗎？不可能！這就是手性。大至星系旋臂、行星自轉(zhuǎn)、大氣氣旋，小到礦物晶體、有機(jī)分子，從無生命的物體，到生命現(xiàn)象，無處沒有手性的倩影。手性是自然界的基本屬性。近年來，人們對單一手性化合物及手性功能材料的需求推動了手性科學(xué)的蓬勃發(fā)展，手性金屬納米團(tuán)簇因其在光學(xué)、手性催化和其他重要方面都具有很大的潛在應(yīng)用價值而越來越受到重視。原子精確的金納米團(tuán)簇的不斷發(fā)展促使科學(xué)家們對原子精確的手性金納米團(tuán)簇的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。

    近年來，科學(xué)家們提出了幾種合成手性金納米團(tuán)簇的方法：第一，利用手性配體或手性助劑直接合成；第二，手性穩(wěn)定劑對非手性金納米顆粒進(jìn)行修飾；第三，手性模版或非手性模版存在下進(jìn)行手性組裝?；谶@些合成方法，越來越多的手性配體和手性助劑應(yīng)用于手性金納米團(tuán)簇的合成，這也促使了很多不同精確原子數(shù)目的手性團(tuán)簇的出現(xiàn)。但是，在手性金納米團(tuán)簇的研究中，其手性的起源仍是一個還難以得到系統(tǒng)解決的科研難題?？茖W(xué)家們針對這一科研難題提出了三種可能性：手性起源于手性金屬核（金屬原子排列）、手性吸附模型、手性誘導(dǎo)和鄰接效應(yīng)。一般而言，保護(hù)金納米團(tuán)簇的手性配體能有效地誘導(dǎo)團(tuán)簇手性的產(chǎn)生。

    安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院朱滿洲教授和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)金榮超教授課題組在前期科研成果（Nano Lett. 2011, 11, 3963；ACS Nano  2011, 5, 8935；Nanoscale 2013, 5, 7589）的基礎(chǔ)上再次在手性金納米團(tuán)簇研究上實(shí)現(xiàn)突破。首次實(shí)現(xiàn)手性配體直接合成手性Au38納米團(tuán)簇，而這一特殊的團(tuán)簇既擁有固有手性Au38核心，同時也存在外層手性配體的手性誘導(dǎo)。雙重影響下的Au38納米團(tuán)簇的手性信號(CD信號)出現(xiàn)了明顯的變化，這進(jìn)一步證明了內(nèi)核的金屬原子排列和配體外殼對手性的產(chǎn)生有著至關(guān)重要的作用。通過簡便直接的方法合成高純度Au38手性納米團(tuán)簇，這為團(tuán)簇的手性催化及其他應(yīng)用研究創(chuàng)造了有利條件。相關(guān)研究成果發(fā)表在Wiley的Small上（Small, 2014, 10(5), 1008–1014）。

    另外，朱滿洲課題組近期在《美國化學(xué)會志》發(fā)表了金納米團(tuán)簇的相關(guān)研究論文（J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (8), 2963–2965)。基于之前在硒醇配體保護(hù)的金納米團(tuán)簇研究的基礎(chǔ)上（Nanoscale，2012, 4, 4161；2013, 5, 1176），該研究報道了首個硒醇保護(hù)的金納米團(tuán)簇的（Au24(SePh)20）的晶體結(jié)構(gòu)，從整體來看，Au24結(jié)構(gòu)非常對稱，就像一只展翅飛舞的蝴蝶。該結(jié)構(gòu)含有兩種新的構(gòu)型：五聚體（Au5(SeR)6)和Au8核，這兩種新的構(gòu)型為理解金納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和生長提供了新的觀點(diǎn)。該研究成果通過對晶體結(jié)構(gòu)的解析，進(jìn)一步明確硒配體保護(hù)的金納米團(tuán)簇與硫醇配體保護(hù)的金納米團(tuán)簇之間的差異，從而更好的解釋配體是怎樣影響金納米團(tuán)簇物理化學(xué)性質(zhì)。