骆耿耿课题组在金属纳米团簇手性结构及其多级组装上取得了新发现

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近日，我校材料科学与工程学院骆耿耿课题组在金属纳米团簇手性结构及其多级组装上取得了新发现。相关研究成果近日以“Multi-layer 3D Chirality and Double-Helical Assembly in a Copper Nanocluster with a Triple-Helical Cu15Core”为题在线发表于国际著名学术期刊《AngewandteChemie》（德国应用化学）（DOI：10.1002/anie.202302595 and 10.1002/ange.202302595）。AngewandteChemie创刊于1888年，由Wiley-VCH出版社出版，是国际化学和材料领域最具影响力的顶级综合性刊物之一。
        手性是一种不对称性现象，在自然界中随处可见，小到基本粒子，生物大分子，大到宇宙星云等。螺旋是一种在生物学上常见的手性结构，其在生命活动中起到至关重要的作用，如著名的DNA双螺旋、蛋白质α螺旋等。原子精度的金属纳米团簇是介于原子/分子与宏观物质之间的多核聚集体，具有确定的原子组成和化学结构，代表了凝聚态物质的初生态，是关联宏观性质和物质微观结构的理想模型。利用结构精确的手性团簇为纳米构造单元来仿生组装超分子多重螺旋结构并赋予其独特的聚集态性能是近年来纳米团簇领域的研究热点。

         受生物大分子多维手性及多螺旋次级结构启发，骆耿耿课题组以原子精度的手性铜纳米团簇为研究对象，将生物大分子DNA、蛋白质中的“三维手性”（3D Chirality）概念引入金属纳米团簇领域，实现了与DNA双螺旋结构完全不同的手性团簇间的超分子双股螺旋组装。如上图所示，经典DNA双股螺旋结构是由单链内共价的膦酸酯键和双链间N-H•••O/N-H•••N互补氢键共同维持。相比之下，手性铜纳米团簇所组装的超分子双股螺旋结构中，每条单链由非共价的四种C-H•••H-C作用，而双链间则由非共价的C-H/π和C-H/S共同维持。研究发现团簇的三维手性结构及其组装的双股螺旋聚集态赋予了其独特的结晶诱导发光增强、聚集诱导磷光增强及高效催化电子转移性质。该研究将有助于理解多级团簇功能与团簇内聚集态、簇际相互作用。
        研究的主体工作由材料科学与工程学院2020级硕士研究生董光磊完成，材料科学与工程学院2016级硕士研究生潘中华及山东大学在读博士生韩宝亮共同参与完成。Southern Methodist University（美国）的陶允文博士后和深圳湾实验室的陈鑫博士后参与团簇体系的理论计算分析。该研究得到了福建省自然科学基金和福州大学能源与环境光催化国家重点实验室基金的资助，并得到华侨大学分析测试中心、山东大学化学化工学院的支持。我校骆耿耿与山东大学孙頔为共同通讯作者。
        文章来源：华侨大学
        骆耿耿，男，1981年12月出生，博士，华侨大学材料学院副教授。研究方向：1）分子水平的人工光合作用产氢、产氧、CO2的转化是当今化学学科的“圣杯”，也是我们研究小组从2014年开始-至今所密切关注的主要研究方向。我们研究小组从光敏剂、催化剂的分子设计、合成及性能调控方面入手，筛选性能俱佳的光敏材料和分子催化剂，并结合光电实验、理论计算深化对机理的认识；2）具有较高Stokes位移及荧光效率的荧光材料的设计合成及性能调控是我们另一个关注的对象。我们希望能够筛选出高性能的荧光材料，并用于对爆炸物、离子、分子的识别及荧光成像。