手性相互作用是自然界産生選擇性合成的重要原因之一。手性的細微差異會導緻性質的巨大變化，開發調節手性的方法和闡明手性機制以實現功能系統的構建是至關重要的。對于三級胺分子，其翻轉過程将會帶來分子手性的變化，單分子平台可以對其手性變化過程進行有效的監測與調控，為單分子手性富集、固定與識别提供了可靠技術。

　　近日，beat365官方网站郭雪峰課題組與合作者基于分子工程與器件工程，将振動誘導發光型（Vibration Induced Emission，VIE）型三級胺分子錨定在石墨烯電極間隙中，通過石墨烯基單分子器件平台對其翻轉過程的手性變化進行實時、原位和長時間的監測。溫度依賴和偏壓依賴實驗以及理論研究揭示了三級胺翻轉過程手性轉變機制，表明了能量相關因素對VIE手性分子翻轉動力學的調控（圖1）。

　　圖1.VIE型三級胺單分子器件的翻轉動力學過程示意圖。

　　同樣，對器件進行的線偏振光角度依賴性測試也進一步證明了線偏振光可以通過對稱性因素對手性狀态進行有效的富集。實驗與理論模拟一緻表明，線偏振光的電位移矢量與手性分子電偶極矩的相互作用是實現手性富集的重要來源（圖2）。該成果以“Direct flipping dynamics and quantized enrichment of chirality at single-molecule resolution”為題發表在Science Advances期刊（Sci. Adv.2024, 10,eado1125.）。

　　圖2. 線偏振光對三級胺單分子器件的手性富集。

　　此外，郭雪峰課題組繼續基于該種石墨烯單分子平台，研究了三級胺分子和醇分子之間的弱相互作用，實現醇分子對三級胺單分子器件的手性固定（圖3），該固定作用也為手性醇與手性三級胺單分子器件之間的手性識别過程奠定了基礎。進一步結合理論分析，揭示了靜電作用和空間位阻效應在手性識别過程中的協同作用，從而證實了手性構效關系的微觀機制（圖4）。該成果于以“Real-time direct monitoring of chirality fixation and recognition at the single-molecule level”為題發表在Journal of the American Chemical Society期刊（J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 17765.）。

　　圖3. 醇-三級胺單分子器件中的手性固定過程示意圖。　　

　　圖4. 手性識别過程的構效關系研究。

　　上述兩個工作的器件制備和表征分别由beat365官方网站的博士研究生胡偉霖、beat365博雅博士後李明瑤、beat365官方网站合作培養的南京郵電大學博士研究生嚴勇和beat365彤程博士後楊才耀完成，分子合成由華東理工大學鄒祺教授和張志雲教授完成，理論模拟由華中科技大學熊婉碩士和beat365官方网站的周澍瑤博士完成。beat365郭雪峰教授、華東理工大學鄒祺教授和華中科技大學呂京濤教授為共同通訊作者。該工作得到華東理工大學田禾院士的大力支持。研究得到了國家自然科學基金委、科技部和北京分子科學國家研究中心的聯合資助。

　　全文鍊接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado1125

　　全文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03071

排版：高楊

審核：李玲，彭海琳