Chem. Eur. J. :涡流场中非手性金属有机溶胶体系的动态手性光学

  • A+

福州大学吴舒婷课题组报道了一种通过引入涡流力场,赋予非手性金属有机溶胶体系以动态手性光学性质的策略。该类体系可受激发射圆偏振荧光,不对称g因子在10-2数量级,并可通过主客体化学将圆偏振发光性质传递给非手性荧光分子,在保持g因子数量级的同时,量子产率40-80%。


涡流是一种呈螺旋锥状的物理场。其几何特征可根据涡流旋转方向而呈现出镜像对称的左手螺旋和右手螺旋,因而涡流被认为是一种手性外场。由于涡流场的能量微弱,一般并不被认为能对化学反应体系产生立体构型的影响。然而,在一些关于卟啉磺酸盐的自组装研究中发现,磁力搅拌装置所产生的涡流可在一定程度上诱导自组装形成螺旋形手性结构,且螺旋方向受控于涡流方向,并体现出手性物质特有的圆二色性质。后续研究发现,这种涡流诱导手性自组装的作用仅发生在有限的几个超分子体系中。而更普遍的现象是,对于一些非手性纳米纤维或纳米带,将其分散于溶液中并持续搅拌使其处于涡流场中,可产生特征波段的圆二色性质,且手性光学的方向受制于涡流场旋转方向。这说明了搅拌形成的涡流场能量可能克服纳米材料的布朗运动,使其在运动中以手性螺旋的方式排列,从而因排列方式的几何特征为螺旋形而呈现出特征的手性光学性质,即圆二色性。然而,圆二色性是针对手性体系基态的电子跃迁谱。这种动态手性体系的激发态是否也具有手性特征仍属未知。


在过去的十年中,手性物质的圆偏振荧光性质引起了研究者的兴趣。当一束非偏振的自然光入射手性物质,由此激发出的荧光因手性结构而呈现出独特的偏振特性,这种现象被称为圆偏振荧光。衡量圆偏振荧光的指标除了常规的发光强度、荧光寿命、量子产率等指标以外,还有特征的不对称g因子,专用于讨论所发射荧光的偏振特性。有学者撰文指出,一个理想的圆偏振荧光材料,应该有高的不对称g因子和高的量子产率。然而对现有工作的总结发现,二者存在一定的制衡,难以兼顾。


基于上述考虑,本文设计合成了两个非手性金属有机溶胶体系,研究了体系在静态、动态下的手性光学性质,观察到涡流中系统产生的圆二色性及圆偏振荧光。研究发现,这类动态手性光学性质与体系的分子结构、外场涡流搅拌方向均有关,与搅拌速度、时长无关。此外,所体现的圆偏振荧光具有较大的不对称g因子,与现有基于手性官能团构筑的手性超分子发光体系数量级相当。此外,本文利用胶体粒子带电属性,通过引入带正电的罗丹明衍生物,对圆偏振荧光发光波长进行了调控,并利用罗丹明系荧光分子高量子产率的特点,在保持不对称g因子的前提下,有效提高了体系的量子产率。

论文信息:

Circularly Polarized Luminescence of Achiral Metal–Organic Colloids and Guest Molecules in a Vortex Field

Jian‐Cai Huang, Guang‐Ming Ye, Maoxing Yu, Ruishan Huang, Prof. Zujin Zhao, Prof. Anjun Qin, Dr. Shu‐Ting Wu, Prof. Zenghong Xie


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202005481


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0