手性是生命體的基本屬性,手性分子廣泛分布于生命體中。大多數(shù)情況下,生命體中的手性分子通過形成手性聚集體來發(fā)揮其功能,而螺旋結(jié)構(gòu)是生命體中最常見也是最重要的聚集形態(tài),如糖類分子形成DNA、RNA雙螺旋結(jié)構(gòu),多肽分子中的α-螺旋結(jié)構(gòu)等。這些螺旋結(jié)構(gòu)可以進一步組裝成更高級別的功能結(jié)構(gòu)。因此,研究具有可控螺旋結(jié)構(gòu)的手性材料不僅對理解生命過程具有重要意義,而且對制備新型功能材料具有重要的價值。目前,已有在溶液環(huán)境中進行手性超分子組裝的報道,但是在固體狀態(tài)下鮮有報道,主要是由于固態(tài)狀態(tài)下物質(zhì)分子的運動受限,且多數(shù)情況下固態(tài)中的分子已處于能量最低狀態(tài)。在固態(tài)狀態(tài)中,特別是薄膜形式,手性分子的組裝或螺旋結(jié)構(gòu)的形成更加具有實用價值,比如負介電薄膜、吸波材料、隱形材料以及手性光學材料等。
基于以上背景,同濟大學化學科學與工程學院路慶華教授、陸學民研究員團隊,利用嵌段共聚物熱退火過程發(fā)生微相分離的特征,提出“手性小分子誘導聚物手性組裝策略”,不僅實現(xiàn)了分子尺度的手性轉(zhuǎn)移,而且在納米尺度上形成手性螺旋結(jié)構(gòu),通過精細調(diào)控嵌段共聚物的分子量以及小分子誘導劑結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)了嵌段共聚物薄膜中螺旋尺寸、旋轉(zhuǎn)方向、螺距尺寸和螺旋股數(shù)(單股、雙股和多股)的精準調(diào)控。這種手性薄膜不僅表現(xiàn)出清晰的手性光學特性,而且還具有誘導非手性發(fā)光分子進行手性發(fā)光的能力,這為手性功能薄膜的制備和手性材料的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
這一成果近期發(fā)表在《Angew Chem Int Ed》上,同濟大學路慶華教授和陸學民研究員為論文的共同通訊作者,陸學民研究員為論文的第一作者。該研究工作得到國家自然科學基金、上海市基礎(chǔ)重點項目的資助。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201809676
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