北理工團(tuán)隊(duì)在旋槳手性及圓二色性符號(hào)反轉(zhuǎn)研究方面取得系列重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2021-09-10 供稿：物理學(xué)院
編輯：王莉蓉 審核：姜艷 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學(xué)物理學(xué)院李家方,、姚裕貴教授團(tuán)隊(duì)，利用納米剪紙技術(shù)制備了一種立體扭曲的人工旋槳手性超分子結(jié)構(gòu),，基于手性中心競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,，利用結(jié)構(gòu)的曲線擾動(dòng),、曲線旋轉(zhuǎn)等機(jī)制實(shí)現(xiàn)了圓二色性符號(hào)的異常反轉(zhuǎn),。該系列創(chuàng)新成果分別發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Nano Letters（IF: 11.189上）和Advanced Optical Materials（IF: 9.926上）。
圖1 人工超分子及圓二色性反轉(zhuǎn)的幾何設(shè)計(jì)思路,。人工旋槳手性分子原胞內(nèi)葉片和原胞間葉片分別形成R和L兩個(gè)幾何手性中心,。
在之前的研究中，研究者主要利用具有明確旋向的螺旋幾何構(gòu)型來(lái)增強(qiáng)光和物質(zhì)的手性相互作用,。然而,，這類構(gòu)型的光學(xué)手性響應(yīng)要實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，必須對(duì)其進(jìn)行鏡面對(duì)稱操作,，使結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大的改變,。近年來(lái)，一種獨(dú)特的螺旋槳狀幾何構(gòu)型在分子領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注,，通過(guò)輕微地翻轉(zhuǎn)“分子葉片”就可以反轉(zhuǎn)其光學(xué)手性響應(yīng),。然而，這種立體旋槳手性的研究?jī)H僅局限于分子領(lǐng)域，在微納光子學(xué)領(lǐng)域面臨制備方法上的挑戰(zhàn),。
針對(duì)這一難題,，研究團(tuán)隊(duì)采用自主發(fā)展的納米剪紙技術(shù)[Sci. Adv. 4, eaat4436 (2018), Adv. Mater. 32, 1907077 (2020), Nat. Commun. 12, 1299 (2021)]，通過(guò)引入微擾構(gòu)建了兩個(gè)幾乎一致的雙幾何手性人工旋槳超分子陣列結(jié)構(gòu),，實(shí)現(xiàn)了圓二色性劇烈的符號(hào)反轉(zhuǎn),。理論分析表明，該反直覺(jué)的圓二色性符號(hào)反轉(zhuǎn)是由相位控制的手性電四極矩激發(fā)與表面晶格共振放大效應(yīng)導(dǎo)致的手性競(jìng)爭(zhēng)引起的,。
圖2 制備的兩個(gè)幾乎一致的雙幾何手性旋槳超分子陣列及觀測(cè)的圓二色性符號(hào)反轉(zhuǎn),。
該研究[Nano Lett. 21, 6828 (2021)]提出的人工旋槳手性新概念和新構(gòu)型，為深入研究手性光物理提供了新的范式,，并為研制新奇的手性材料提供了理想的平臺(tái),。紀(jì)昌銀博士生為論文的第一作者，北理工物理學(xué)院李家方教授,、姚裕貴教授為論文的共同通訊作者,。暨南大學(xué)徐毅教授，北京理工大學(xué)分析測(cè)試中心,、高精尖創(chuàng)新中心等給予了項(xiàng)目大力支持與幫助,。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、廣東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、北京市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
文章信息（#為共同一作,；*為通訊作者）：Chang-Yin Ji, Shanshan Chen, Yu Han, Xing Liu, Juan Liu, Jiafang Li,* and Yugui Yao*, “Artificial Propeller Chirality and Counterintuitive Reversal of Circular Dichroism in Twisted Meta-molecules”, Nano Letters 21, 6828-6834 (2021).
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c01802
相關(guān)文章：Xia Li,# Chang-Yin Ji,#,* Shanshan Chen, Yu Han, Juan Liu, and Jiafang Li*, “Phase enabled circular dichroism reversal in twisted bi-chiral propeller metamolecule arrays”, Advanced Optical Materials 2021, in press (DOI: 10.1002/adom.202101191).
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