CdSe/CdS纳米“蝌蚪”中的手性诱导效应

注：文末有研究团队简介及本文科研思路分析

硒化镉/硫化镉（CdSe/CdS）量子点材料由于量子效应的存在，广泛的应用在了光电材料、生物医学、纳米传感等领域。近来，通过使用手性稳定性配体的诱导方法，该类材料的光学性质研究已经广泛扩展到了圆二色偏光性上。这里面不仅包括了传统的圆二色谱吸收（CD）的二色性还包括了圆偏振荧光光谱（CPL）的发射特性。

因此，湖北大学程佳吉团队以及深圳大学贺廷超团队于2018年就报道了通过使用手性氨基酸分子（半胱氨酸）的后配体处理方法，结合精确调控硫化镉壳层厚度变量，实现了同时获得CD以及CPL的CdSe/CdS量子点棒的可控制备（ACS Nano, 2018, 12, 5341-5350）。

随着进一步深入研究，近期该团队与南方科技大学王恺以及香港中文大学（深圳）朱熹团队再次合作，通过深入研究并建模分析了不同手性CdSe/CdS纳米结构中的手性诱导机制，提出了手性激子渗透的物理手性传导原理，并结合手性CdSe/CdS纳米“蝌蚪”的生长特点验证了该理论的可行性，优化了CD以及CPL的获取方法，为该型材料的理论实验提供了可行性依据。

这一成果近期发表在ACS Nano上，文章的第一作者是现波尔多大学博士生郝俊杰。该工作得到了国家自然科学基金，广东省自然科学基金以及湖北省人才计划项目等的支持。

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Ligand-Induced Chirality in Asymmetric CdSe/CdS Nanostructures: A Close Look at Chiral Tadpoles

Junjie Hao, Yiwen Li, Jun Miao, Rulin Liu, Jiagen Li, Haochen Liu, Qiushi Wang, Huan Liu, Marie-Hélène Delville, Tingchao He, Kai Wang, Xi Zhu, Jiaji Cheng

ACS Nano, 2020, DOI: 10.1021/acsnano.0c03909

程佳吉博士简介

程佳吉，湖北大学材料系副教授。2015年于法国波尔多大学取得博士学位，2016年至2018年在法国国家科研署凝聚态材料化学研究所工作，2019年1月起就职于湖北大学材料科学与工程学院。

程佳吉博士主要从事手性纳米功能材料及其光电子器件的研究，在该领域发表多篇SCI收录论文，这些论文分别发表在Nature Communications、ACS Nano、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Angewandte Chemie-International Edition、ACS Applied Nano Materials、Materials Chemistry Frontiers 等杂志上。申请并获授权国家发明专利3项。2019获湖北省人才计划等支持。

科研思路分析

Q：这项研究最初是什么目的？或者说想法是怎么产生的？

A：如上所述，我们的研究兴趣是研究手性纳米功能材料。无论从物理化学意义还是实际潜在应用上，手性量子点发光材料一直一来都是一个值得深入研究的方向。并且我们的前期工作已经对该类型材料的的合成与表征做过比较深入的研究，因此，将该方向进行推广推进一直是我们的研究动力之一。

Q：研究过程中遇到哪些挑战？

A：本项研究中最大的挑战是如何在保证手性分子能与CdSe核心发生手性作用的情况下优化量子产量保障CPL的效果。因此，我们团队在手性可控合成上的经验积累以及我们在手性光学物理内在机理的知识积累起了至关重要的作用。此外，如何合理的剖析出手性诱导的机理机制也是一个重要挑战，传统的物理建模方法并不能完美契合所有的实验现象，因此我们也热切希望有相关领域的研究者一起合作找出更为深入的物理模型。

Q：该研究成果可能有哪些重要的应用？哪些领域的企业或研究机构可能从该成果中获得帮助？

A：事实上，该工作为很多传统物理学，化学合成，光学分析等应用提供了思路，由于该量子点的偏振性发光性能，目前我们正在探索手性CdSe/CdS应用于高分辨生物医学成像，帕金森综合症，手性光学设备以及人工智能等的可能性，实现对传统光学材料以及癌症治疗的改革。