手性是生命體的基本屬性,手性分子廣泛分布于生命體中。大多數情況下,生命體中的手性分子通過形成手性聚集體來發揮其功能,而螺旋結構是生命體中最常見也是最重要的聚集形態,如糖類分子形成DNA、RNA雙螺旋結構,多肽分子中的α-螺旋結構等。這些螺旋結構可以進一步組裝成更高級別的功能結構。因此,研究具有可控螺旋結構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,已有在溶液環境中進行手性超分子組裝的報道,但是在固體狀態下鮮有報道,主要是由于固態狀態下物質分子的運動受限,且多數情況下固態中的分子已處于能量最低狀態。在固態狀態中,特別是薄膜形式,手性分子的組裝或螺旋結構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”,不僅實現了分子尺度的手性轉移,而且在納米尺度上形成手性螺旋結構,通過精細調控嵌段共聚物的分子量以及小分子誘導劑結構可實現了嵌段共聚物薄膜中螺旋尺寸、旋轉方向、螺距尺寸和螺旋股數(單股、雙股和多股)的精準調控。這種手性薄膜不僅表現出清晰的手性光學特性,而且還具有誘導非手性發光分子進行手性發光的能力,這為手性功能薄膜的制備和手性材料的應用奠定了基礎。
這一成果近期發表在《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、上海市基礎重點項目的資助。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201809676
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