實驗室
組成單元旋轉(zhuǎn)扭曲的螺旋對稱性普遍存在于自然界的花朵中。雖然已經(jīng)有許多關(guān)于納微級別仿生花方面的研究報道，但是納米花的手性并沒有得到嚴(yán)格的定義。具有光學(xué)活性的無機材料根據(jù)電磁波與材料的相互作用機理的不同，可以分為基于散射的、折射的以及吸收的光學(xué)活性材料。手性無機納米材料表現(xiàn)出了特殊的電學(xué)、光學(xué)、催化等性質(zhì)，在非線性光學(xué)、不對稱催化以及手性拆分等領(lǐng)域有著更加廣泛的應(yīng)用前景。因而，設(shè)計合成具有光學(xué)活性的花狀手性無機納米材料不但具有重要的基礎(chǔ)理論意義，也具有巨大的潛在應(yīng)用價值。
盡管人們已經(jīng)利用各種有機及無機材料，通過不同的合成手段制備了許多納米花材料(比如仿牡丹花、仿菊花、仿玫瑰、仿蒲公英，以及一些由納米棒、納米片、納米管作為花瓣組裝的花)。但是這些納米材料并未表現(xiàn)出手性結(jié)構(gòu)及由此產(chǎn)生的光學(xué)活性。經(jīng)過大量的前期工作，車順愛教授課題組設(shè)計出一種以十二烷基硫酸鈉等非手性陰離子表面活性劑(SDS)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，胺醇等具有氨基和羥基的手性小分子為手性誘導(dǎo)劑，二價銅鹽作為無機源，通過水熱法合成了具有多級手性的氧化銅納米花。其表現(xiàn)出一級螺旋排列的納米片和二級螺旋排列的亞納米花瓣并形成了納米花瓣，并且對在紫外可見范圍對圓偏振光(CPL)有極強的選擇性響應(yīng)。該工作突破了無機半導(dǎo)體的一維手性組裝，合成三維且多級手性無機半導(dǎo)體納米顆粒，并且在不存在有機物的條件下，在非常寬的波長范圍表現(xiàn)出遠遠強于貴金屬等離子體共振的光學(xué)活性。該設(shè)計的核心是銅離子與手性小分子形成螯合物的同時，又通過靜電相互作用與陰離子表面活性劑相互作用，使得小分子的手性通過銅鹽傳遞到表面活性劑組裝結(jié)構(gòu)，引起表面活性劑及銅鹽的組裝體發(fā)生手性錯位，并進一步誘導(dǎo)無機手性組裝體的形成。
該論文中掃描電鏡的拍攝得到了日本JEOL公司的朝比奈俊介的幫助。該研究得到了國家重點基礎(chǔ)研究項目(2013CB934101)、國家自然科學(xué)基金(21201120)和贏創(chuàng)工業(yè)集團等的資助。
