武汉大学JACS：铜离子主导的分子手性转移机制

手性等离激元纳米材料具有独特的光学性质，因此在光学传感、手性纳米催化、光子学以及生物医学等领域具有重要的科学与应用价值。然而，人们对手性光学材料的认识还处于起步阶段，且面临着光学表征技术存在局限、“结构-手性”光学构效关系不够明确、手性产生和转移机理有待阐明等诸多关键科学问题。特别是，尽管利用手性分子调控的生长策略已经实现了手性纳米材料的可控合成，然而，分子手性转移的机制仍有待阐明。

近日，武汉大学化学与分子科学学院张庆丰（点击查看介绍）课题组报道了一种新颖的分子手性转移机制，即铜离子主导手性晶体生长策略，实现了具有内凹涡旋结构的手性金纳米晶的几何结构调控（图1）。

图1. 铜离子主导分子手性转移：由手性分子到内凹手性金纳米晶。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

研究发现，通过在手性生长中引入微量的铜离子，可以实现铜离子和手性分子共同介导下的手性生长调控，从而获得具有内凹涡旋结构的手性金纳米晶（图2）。令人惊讶的是，无论手性分子的结构如何，微量铜离子在手性晶体生长中都占主导地位，即微量铜离子的引入主导了手性由手性分子向手性纳米粒子的转移，导致手性纳米粒子形成凹涡旋立方体几何形状。研究证实，铜离子通过选择性激活Au原子沿[110]和[111]方向的沉积而主导了手性生长，促进凹涡立方体的形成。此外，该策略可以广泛应用于不同新颖手性纳米结构的精确调控，为实现手性纳米材料的结构多样性和设计具有理想手性光学活性的纳米粒子提供了一种新的研究思路。同时，内凹手性金纳米晶由于拥有高度扭曲的手性晶面，显现出了优越的分子对映体手性电氧化活性和选择性（图3）。该工作为手性功能材料的结构调控提供了新的合成策略，也为理性设计手性纳米催化剂实现手性催化应用提供了重要指导。

图2. 铜离子主导手性生长策略制备内凹涡旋手性金纳米晶。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

图3. 内凹手性金纳米晶的分子对映体手性电催化氧化性能。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

这一成果近期发表在国际权威期刊J. Am. Chem. Soc.上，武汉大学化学与分子科学学院硕士研究生万金玲为论文第一作者，通讯作者为张庆丰教授和孙丽超讲师。该研究工作得到了国家自然科学基金委、湖北省自然科学基金委以及中央高校基本科研业务费专项基金的资助，并得到了武汉大学科研公共服务条件平台和学校大型仪器设备共享平台的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Cu²⁺-dominated Chirality Transfer from Chiral Molecules to Concave Chiral Au Nanoparticles 

Jinling Wan, Lichao Sun*, Xuehao Sun, Chuang Liu, Guizeng Yang, Binbin Zhang, Yunlong Tao, Yahui Yang, and Qingfeng Zhang*

J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c00322

通讯作者简介

张庆丰，武汉大学化学与分子科学学院教授、博士生导师。课题组主要研究方向：单颗粒光谱与成像方法学、手性功能材料的光学调控与表征、界面光/电催化反应的原位分子光谱研究。迄今已在Science, J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., ACS Nano, Nano Lett., ACS Catal.等国际期刊发表论文40余篇。

https://www.x-mol.com/university/faculty/350910