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安徽大学先进材料原子工程研究中心在光学活性材料方面取得新进展
近日，安徽大学先进材料原子工程研究中心朱满洲/康熙研究团队以纳米团簇为例，成功利用非手性纳米粒子打破光学活性材料制备的桎梏。相关研究成果以“Optical Activity from Anisotropic-Nanocluster-Assembled Supercrystals in Achiral Crystallographic Point Groups”为题在化学领域国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上在线发表，并被选为杂志封面（图1）。安徽大学化学化工学院2020级博士研究生李浩为第一作者，朱满洲教授和康熙博士为论文的通讯作者，安徽大学为唯一通讯单位。
图1. 该工作被选为JACS封面
近年来，金属纳米团簇受到广泛关注。金属纳米簇由十几到上百个金属原子以及外部包覆配体组成。与小分子化合物不同，金属纳米团簇具有一定的体积，量子尺寸效应尤为明显，团簇结构上的细微区别有可能带来意想不到的性质突破。虽然大多数金属纳米簇在分子层面上呈现一定的对称性，但在不同方向上团簇分子的构筑单元不同时，团簇分子仍在一定程度上呈现各向异性。如果拿地球进行类比的话，地球常被简化为一个球体，但是它的表面有些地方是高耸入云的山脉，有些地方是深不见底的海沟，这就使得地球是各向异性的。当各向异性的非手性纳米团簇结晶在低对称性的非手性晶体点群中时，纳米团簇分子的各向异性并不会像外消旋体那样完全抵消，从而有可能使各向异性纳米团簇形成的非手性晶体具有光学活性。
受此启发，安徽大学先进材料原子工程研究中心的研究人员以纳米团簇为例，成功证明各向异性分子的非手性点群超晶组装体可以表现光学活性，并成功将其用作偏振光开关（图2）。他们总结出：非手性纳米分子结构的各向异性及其在晶体点群中的不对称排列是实现晶体光学活性表达的两个关键因素。这一发现进一步打破了构建光学活性晶体需要手性元素或是属于特定非手性点群的桎梏，推动了光学活性材料的构筑和应用的发展。
图2. AuCu14-TPP团簇超晶组装体表现光学活性，并可以用作偏振光开关。
本研究得到了国家自然科学基金(21631001, 21871001)和安徽省高校协同创新计划项目(GXXT-2020-053)的支持。
（来源：安徽大学）
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