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加拿大app平台朝鲁门研究员团队在国际化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上揭示了扭曲手性对纳米石墨烯手性光学性质的影响机制

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近日,加拿大app平台化学化工加拿大app平台朝鲁门研究员团队在国际化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“A Double Twisted Nanographene with a Contorted Pyrene Core”的研究论文(https://doi.org/10.1002/anie.加拿大app平台06927),揭示了扭曲手性对纳米石墨烯手性光学性质的影响机制。

加拿大app平台化学化工加拿大app平台2020级硕士研究生董燕萍和2022级硕士研究生张智禹分别为第一作者和第二作者。朝鲁门研究员、白凤华副教授及京都大学助教橋川祥史博士为通讯作者,加拿大app平台为本论文第一完成单位。

 

该研究成果一经刊出即被国际权威学术新闻媒体ChemistryViews作为亮点推介https://www.chemistryviews.org/double-twisted-chiral-nanographene/。

ChemistryViews是由16个欧洲化学组织参与的、对化学及相关学科的科学家开放的一个学术网站,由Wiley公司承办。他们会定期从欧洲化学出版协会和德国化学会主办的期刊中筛选出阅读量最高的论文,在网站上进行推荐。

以芘为核心的双重扭曲纳米石墨烯

具有圆二色性(CD)和圆偏振发光(CPL)的手性光学材料在手性识别、非对称合成、光电器件、生物成像等领域具有巨大的应用潜力。作为代表性化合物,手性纳米石墨烯因其固有的手性和独特的手性光学性质而备受关注。

目前,手性纳米石墨烯的研究重点集中在合成开发具有不同拓扑结构的多重螺烯,它是由多个单重螺烯稠合而成的三维手性纳米石墨烯分子。通常,由于螺烯单元内部的排斥作用,多重螺烯的中心基元被迫产生独特的扭曲手性。当手性纳米石墨烯中同时含有螺环和扭曲π-骨架时,研究者们通常会忽视扭曲骨架对手性光学性质的影响。

该论文的作者们成功合成了一种含有双重扭曲和四重螺旋骨架的多重螺烯,该分子在红光区具有高摩尔吸光系数,高发光效率等优秀的光学性质(图a)。更为重要的是经过实验和理论研究发现,其四重螺旋单元的主要作用是固定双重扭曲手性骨架,而正交于芘的双扭曲结构才是真正影响其手性光学性质的核心因素(图b和e)。同时,该分子还有2e–的接受/释放能力,表现出稳定的氧化还原特性(图d)。对其进行化学氧化可产生稳定的自由基阳离子,其吸收光谱涵盖了近红外I区和II区(图c)。

该工作中扭曲的芘核决定了手性纳米石墨烯的电子性质。因此,将扭曲结构设计到纳米石墨烯中是改变纳米石墨烯传统手性诱导的一种新策略。

该成果得到了国家自然科学基金、内蒙古自治区自然科学基金面上项目、内蒙古自治区教育厅青年科技英才项目、京都大学化学研究所共同研究项目和加拿大app平台“骏马计划”等项目资助。

朝鲁门研究员主要从事分子碳的精准合成及其理化性质研究,研究方向属于物理有机化学,是一种新型交叉学科,涉及有机合成、计算化学、光电化学等领域的综合知识。希望更多热爱物理有机化学的同学们加入朝鲁门课题组(https://www.x-mol.com/groups/chaolumen)!

 (供稿:化学化工加拿大app平台    编辑:李文娟    审核:朱保华   刘雪峰)

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