近日，内蒙古大学沈慧研究员团队与厦门大学郑南峰院士团队，湖南大学管宗杰教授团队合作，在团簇功能材料方面取得重要研究进展，相关成果在国际知名期刊ACS Nano上发表。题目为“Chiroptical Activity Amplification of Chiral Metal Nanoclusters via Surface/Interface Solidification.” (论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c01309 )。内蒙古大学为该论文第一单位。

手性是自然界中的基础现象，广泛存在于各种空间尺度中。区别于包含四面体碳原子手性中心或轴手性的分子手性，纳米尺度的手性现象的复杂性则大大提高。近些年来，虽然手性纳米材料在合成方法学以及在不对称催化和非线性光学等应用方面均取得了一定突破，但是从原子层面上理解手性起源、转移和放大现象以及可控合成手性纳米材料仍是一个巨大的挑战。

原子级精确手性纳米团簇由于可以通过X射线单晶衍射实现对其“全结构”的可视化表征，被认为是揭示金属纳米结构的手性起源的重要模型。目前的手性纳米团簇根据其手性起源主要可以分为以下几类，分别是：金属框架的本征手性、金属-配体界面的不对称排列和手性配体诱导以及它们共同作用的结果。虽然手性纳米团簇的合成和应用均得到了一定的发展，但是如何增强团簇的手性信号却少有研究。而现有零星的手性放大的案例均涉及团簇结构的巨大变化。

近日，在前期纳米团簇表界面性质探究的工作基础上（ACS Materials Lett., 2024, 6, 281；Chem. Mater., 2024, 36, 1004; Next Materials, 2024, 3, 100091; Chem. Mater., 2023, 35, 6123；Chem. Mater., 2023, 35, 7588；Inorg. Chem. Front., 2023, 10, 2618；Inorg. Chem. Front., 2023, 10, 5745；Nanoscale, 2023, 15, 2316； Nanoscale, 2023, 15, 17818; iScience, 2023, 26, 107850），内蒙古大学沈慧课题组及合作者提出了一种表界面固化策略在不大幅度改变母体团簇结构的前提下实现手性放大。该工作首先报告了一对手性Au₁₉团簇异构体的合成和表征。该团簇的手性来源于手性配体向内核的手性转移，但是该簇表面配体松散的排列限制了手性传递导致手性信号相对较弱。但当引入额外的一个金原子并将体积较小的氯离子替换为大位阻对氟苯硫酚生成Au₂₀团簇后，团簇表面配体排布变得致密。在不明显改变团簇金属内核的情况下，Au₂₀团簇的手性信号相较于Au₁₉团簇有近40倍的增强，表明表界面结构在调控纳米材料手性的重要性。

该工作得到了重点研发计划课题，国家自然科学基金，内蒙古大学“骏马计划”和内蒙古青年科技人才发展项目的支持。