武汉大学张庆丰课题组：手性AuCu异质结构的选择性生长调控和圆二色性质研究

武汉大学张庆丰课题组通过配体竞争性吸附诱导的选择性位点生长策略，成功构筑了具有结构和组成多样性的手性AuCu异质结构（图1），并结合理论模拟研究了手性-非手性复合结构的手性等离激元光学性质。该工作为多功能手性复合结构的理性设计提供了重要的研究思路。

图1. 手性AuCu异质结构的选择性生长调控和圆二色性质研究

手性纳米材料具有独特的光学性质，因此在手性传感、不对称催化、生物医学以及纳米光子学等领域具有重要的科学与应用价值。然而，人们对手性光学材料的认识还处于起步阶段，且面临着手性材料的可控合成有待提高、光学表征技术存在局限、“结构-手性”光学构效关系不够明确、手性产生和转移机理有待阐明等诸多关键科学问题。虽然手性等离激元纳米材料的结构调控已取得了一定的进展，但对于多功能复合手性光学材料的精确构筑仍具有极大的挑战性。此外，复合结构中手性和非手性组成之间的耦合作用会如何影响其手性等离激元光学特性仍不清楚。

本论文中，武汉大学张庆丰团队通过配体竞争性吸附诱导的选择性位点生长策略，成功构筑了具有结构和组成多样性的手性AuCu异质结构，并结合理论模拟系统研究了手性-非手性复合结构的手性等离激元光学性质。首先，作者通过调控CTAB与HDA两种配体的竞争性吸附可以实现对Cu原子在Au纳米结构表面的选择性位点沉积和生长，从而构筑三种不同的手性AuCu异质结构（图2）。其次，作者从实验和理论上定量研究了手性AuCu异质结构的等离激元光学性质和圆二色性质与其几何结构的内在关联性（图3）。

图2. 手性AuCu异质结构的选择性位点生长调控

图3. AuCu异质结构的光学性质

研究进一步证实，该策略可应用于构筑3D、2D以及1D手性AuCu异质结构，实现了对手性复合结构的精确调控。此外，将手性AuCu异质结构作为牺牲模板，采用置换反应可以实现对多组分手性结构的构筑，如AuCuAu, AuCuPt等（图4）。

图4. 手性AuCuAu异质结构的精确调控和光学性质

可以预见，将手性等离激元光学性质与优异的催化活性相结合的手性AuCu异质结构将有望在依赖自旋极化催化和不对称纳米催化等方面具有潜在的应用价值。综上，本工作为基于复合纳米结构的手性光学调控提供了新的研究思路，也为理性设计多功能手性结构实现其在更多新兴领域的应用提供了重要的指导。

论文第一作者为武汉大学化学与分子科学学院博士生杨贵增，通讯作者为张庆丰教授和孙丽超讲师。详见：Yang G, Sun L, Tao Y, Cheng Q, Sun X, Liu C, Zhang Q. Chiral AuCu heterostructures with site-specific geometric control and tailored plasmonic chirality. Sci China Chem, 2023, 66, https://doi.org/10.1007/s11426-023-1685-3. 本文将收录于武汉大学130周年校庆专刊。

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【通讯作者简介】

张庆丰 武汉大学化学与分子科学学院教授、博士生导师。研究方向包括基于等离激元光学的单颗粒光谱与成像方法学；手性功能材料的光学调控与表征及其应用研究；界面光/电催化反应的原位光谱与成像研究。

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