手性在自然界中普遍存在，可跨越從分子到星系的廣闊尺度范圍。手性體系具有特殊的光學(xué)活性，包括圓二色譜（CD）、圓偏振發(fā)光（CPL）等。尤其是CPL，是指手性發(fā)光物質(zhì)在激發(fā)態(tài)下發(fā)射出具有差異的左旋或右旋圓偏振光的現(xiàn)象，在3D顯示、信息處理和儲(chǔ)存、手性傳感器等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。手性納米體系（尺寸范圍1-100 nm）可以同時(shí)兼顧手性體系的光學(xué)活性和納米材料獨(dú)特的物理化學(xué)特性，具有廣泛的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。然而，由于缺乏精確的結(jié)構(gòu)，在原子水平上研究手性納米體系依然存在較大挑戰(zhàn)。
近日，鄭州大學(xué)臧雙全教授團(tuán)隊(duì)和西北大學(xué)韓英鋒教授合作，采用手性卡賓前驅(qū)體制備一對(duì)強(qiáng)發(fā)光手性超原子R/S-Au13-NHC團(tuán)簇，展現(xiàn)出優(yōu)異的CPL性能，其溶液中量子產(chǎn)率高達(dá)61%。該研究首次利用DFT計(jì)算了團(tuán)簇的CPL理論不對(duì)稱因子(glum)，揭示其CPL起源和影響因素，為在納米尺度設(shè)計(jì)新型的CPL材料提供借鑒。
作者設(shè)計(jì)合成了一對(duì)新型手性卡賓金配合物，采用手性誘導(dǎo)策略成功制備原子精確的手性R/S-Au13-NHC團(tuán)簇，其金屬內(nèi)核為準(zhǔn)二十面體，外圍包含8個(gè)手性卡賓配體和4個(gè)溴原子，其手性源于外圍8個(gè)卡賓配體的不對(duì)稱排列。CD光譜表明其具有良好的手性吸收，DFT計(jì)算將其吸收峰進(jìn)行歸屬。 R/S-Au13-NHC團(tuán)簇展現(xiàn)出優(yōu)異的近紅外發(fā)光（PL），溶液發(fā)射中心在700 nm，量子產(chǎn)率61%；固體發(fā)射中心在720 nm，量子產(chǎn)率66%。高的量子效率主要源于卡賓配體強(qiáng)給電子能力和配體間相互作用促進(jìn)殼層更加剛性。DFT計(jì)算表明其發(fā)射主要?dú)w屬為內(nèi)核的S1到S0躍遷。另外，該工作首次計(jì)算了金屬團(tuán)簇的glum，為設(shè)計(jì)具有更高glum的金屬團(tuán)簇提供了理論指導(dǎo)。 論文信息 Highly Efficient Circularly Polarized Luminescence from Chiral Au13 Clusters Stabilized by Enantiopure Monodentate NHC Ligands Dr. Peng Luo, Dr. Xue-Jing Zhai, Dr. Sha Bai, Dr. Yu-Bing Si, Dr. Xi-Yan Dong, Prof.?Dr. Ying-Feng Han, Prof.?Dr. Shuang-Quan Zang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202219017
