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化學所在手性超分子組裝及功能研究方面取得新進展
2019-04-12 | 編輯:guojie | 【 】【打印】【關閉

  在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下,化學所膠體界面與化學熱力學實驗室研究人員圍繞手性超分子體系中的手性傳遞,智能響應和能量轉移開展了系統研究。在前期的工作中,他們從谷氨酸兩親分子組裝單元出發,構筑了多級次的手性納米結構,系統研究了自組裝過程中的手性放大,分子手性與超分子手性的關聯及超分子手性在手性識別領域的應用(Angew. Chem. Int. Ed201352, 4122;  Angew. Chem. Int. Ed201648, 15062)。  

  最近,借助自組裝體系中的手性傳遞和超分子的智能響應性,科研人員設計了一種光敏的肉桂酸共價連接的谷氨酸衍生物分子(L/D-CG),實現了自組裝系統中的手性多級次轉移和手性信息的可逆轉換(Angew. Chem. Int. Ed201958, 785)。肉桂酸衍生物在甲醇中自組裝形成具有螺旋纖維結構的超分子凝膠,在紫外光照下凝膠轉化為溶膠,同時組裝結構轉變為納米串珠。圓二色光譜(CD)表明這兩種納米結構顯示出相反的超分子手性,并且通過光、熱的交替刺激可實現多級次的智能響應性:溶膠-凝膠的相態轉變,螺旋結構-串珠結構的切換及手性光譜信號的正負切換。結合分子模擬數據闡明,肉桂酸衍生物的拓撲光二聚導致其組裝體系的智能響應。此外,該手性納米結構可進一步傳遞其手性信息到非手性熒光分子,并產生誘導圓偏振發光(CPL)。值得注意的是,非手性分子的CPL信號遵循手性納米結構的手性而不是分子的固有手性 (圖1)。這些發現為深刻理解分子固有手性和手性納米結構之間關系的提供了一個很好的例證,并將有助于開發新的智能響應性CPL材料。 

  

  1 光響應的超分子手性開關 

  同時,科研人員結合自組裝體系中的能量轉移和手性傳遞,還實現了給體-受體1-受體2三元復合型超分子體系中發光不對稱因子的逐級放大研究表明,雖然手性信息可以同時從手性給體傳遞給兩個非手性受體,但是由于能級匹配原理,給體CG的激發態能量只能先傳遞給ThT,再傳遞給AO,最終由受體AO發射黃色的圓偏振熒光。特別是與直接激發受體相比,激發給體然后經過能量轉移過程后獲得的圓偏振熒光的發光不對稱因子顯著提高 (圖2(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 844) 

  

  2 超分子體系中的手性及能量的協同傳遞 

    

  膠體、界面與化學熱力學院重點實驗室 

2019412

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