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安徽大學先進材料原子工程研究中心在光學活性材料方麵取得新進展
近日，安徽大學先進材料原子工程研究中心朱滿洲/康熙研究團隊以納米團簇為例，成功利用非手性納米粒子打破光學活性材料製備的桎梏。相關研究成果以“Optical Activity from Anisotropic-Nanocluster-Assembled Supercrystals in Achiral Crystallographic Point Groups”為題在化學領域國際頂級期刊《Journal of the American Chemical Society》上在線發表，並被選為雜誌封麵（圖1）。安徽大學化學化工學院2020級博士研究生李浩為第一作者，朱滿洲教授和康熙博士為論文的通訊作者，安徽大學為唯一通訊單位。
圖1. 該工作被選為JACS封麵
近年來，金屬納米團簇受到廣泛關注。金屬納米簇由十幾到上百個金屬原子以及外部包覆配體組成。與小分子化合物不同，金屬納米團簇具有一定的體積，量子尺寸效應尤為明顯，團簇結構上的細微區別有可能帶來意想不到的性質突破。雖然大多數金屬納米簇在分子層麵上呈現一定的對稱性，但在不同方向上團簇分子的構築單元不同時，團簇分子仍在一定程度上呈現各向異性。如果拿地球進行類比的話，地球常被簡化為一個球體，但是它的表麵有些地方是高聳入雲的山脈，有些地方是深不見底的海溝，這就使得地球是各向異性的。當各向異性的非手性納米團簇結晶在低對稱性的非手性晶體點群中時，納米團簇分子的各向異性並不會像外消旋體那樣完全抵消，從而有可能使各向異性納米團簇形成的非手性晶體具有光學活性。
受此啟發，安徽大學先進材料原子工程研究中心的研究人員以納米團簇為例，成功證明各向異性分子的非手性點群超晶組裝體可以表現光學活性，並成功將其用作偏振光開關（圖2）。他們總結出：非手性納米分子結構的各向異性及其在晶體點群中的不對稱排列是實現晶體光學活性表達的兩個關鍵因素。這一發現進一步打破了構建光學活性晶體需要手性元素或是屬於特定非手性點群的桎梏，推動了光學活性材料的構築和應用的發展。
圖2. AuCu14-TPP團簇超晶組裝體表現光學活性，並可以用作偏振光開關。
本研究得到了國家自然科學基金(21631001, 21871001)和安徽省高校協同創新計劃項目(GXXT-2020-053)的支持。
（來源：安徽大學）
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