我國科學家成功合成新型手性無機納米材料

在國家自然科學基金項目（批準號：21521001，21431006，51732011）的資助下，中國科學技術大學俞書宏教授研究團隊與國家納米科學中心唐智勇研究員、多倫多大學愛德華·薩金特（Edward Sargent）教授合作，利用局域磁場調(diào)控電偶極矩與磁偶極矩之間的相互作用，成功合成了一類新型手性無機納米材料。研究成果以“半導體納米棒的區(qū)域選擇性磁化（Regioselective magnetization in semiconducting nanorods）”為題，于2020年1月20日發(fā)表在 《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）雜志上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-019-0606-8。

手性材料在推動生物標記、手性分析和檢測、對映異構體選擇性分離、偏振相關光子學和光電子學應用等領域的發(fā)展具有重要意義。目前，傳統(tǒng)手性納米材料主要是通過引入手性配體或構造螺旋結構等利用電偶極矩調(diào)控的方式構筑，然而這類手性材料在環(huán)境穩(wěn)定性和導電性方面存在局限性，從而限制其實際應用。探索新的調(diào)控機制并構筑新型手性納米功能材料是突破這一科學瓶頸的新途徑。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在一維納米結構單元中定點選擇性復合磁性材料，在特定位置引入局域磁場，可以構建磁光手性納米異質結構。他們通過次序引入中間緩沖層改變材料間的界面能差異，實現(xiàn)了磁性材料在不同半導體特定位置的選擇性生長。本研究以常見的一維硫屬化合物半導體納米棒為例，通過在納米棒的頂點處集成Ag2S/Au核殼結構組分，催化Fe3O4磁性納米顆粒的定點生長，成功構筑了ZnxCd1-xS-Ag2S/Au@Fe3O4(x=1,0.9,0.5,0.3,1)四元異質納米棒。異質納米棒的電偶極矩發(fā)生偏轉并與磁偶極矩產(chǎn)生非零相互作用，從而在不引入手性配體、螺旋結構或手性晶格的前提下，展現(xiàn)出了手性光學活性。

該方法可應用于制備多種半導體材料與磁性組分耦合的材料。同時，新型手性無機納米材料的成功開發(fā)使得在室溫下各向異性鐵磁性及自旋操控成為可能，從而有望為自旋電子學和量子計算技術提供新的材料平臺。

［信息來源］國家自然科學基金委員會.我國科學家成功合成新型手性無機納米材料 [EB/OL].(2020-3-24).http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab448/info77590.htm