冯传良课题组在仿生手性水凝胶领域取得重要研究进展

xionghaizi

近日，ACS Nano以“Inversion of Circularly Polarized Luminescence of Nanofibrous Hydrogels through Coassembly with Achiral Coumarin Derivatives”为题，在线报道了上海交通大学材料科学与工程学院冯传良教授课题组在仿生手性水凝胶领域取得的重要进展(ACS Nano 2019, DOI:10.1021/acsnano.9b03255)

手性是圆偏振光的基本属性，自然界中的单一手性以及生命体中手性的起源被认为是由圆偏振光最初引起的。而且具有圆偏振发光（CPL）性质的手性功能材料在 3D 显示、信息存储与处理、光催化不对称合成、生物探针等领域具有广泛的应用前景。因此，近年来圆偏振发光材料引起了人们越来越多的兴趣与关注，成为有机发光功能材料领域一个新的研究热点。目前通过共价键将特定的手性基团引入到荧光分子成功制备了各种各样的CPL材料，然而因手性对映体单调复杂的合成过程，简便有效的调控CPL手性不容易被实现，这在很大程度上限制了CPL材料的应用范围尤其是在智能材料领域。

最近，上海交通大学冯传良课题组通过非共价键驱动的可控自组装超分子水凝胶实现了对CPL手性的调控。基于手性凝胶因子与非手性的荧光香豆素衍生物共组装制备了CPL超分子水凝胶材料，其发光不对称因子（|glum|）最高可达1.9×10-2。更重要的是，这类超分子水凝胶的CPL手性可通过改变香豆素衍生物吡啶环上氮原子的空间位置（临位、间位和对位）发生反转，还可通过在凝胶体系中引入金属离子使得CPL手性进一步得到调控。

手性凝胶

图1.图示手性凝胶因子与非手性的香豆素衍生物在不同比例以及金属离子存在下组装形成的手性纳米结构，M代表左旋纳米结构，P代表右旋纳米结构。超分子凝胶的手性和CPL性质可通过改变香豆素衍生物吡啶环上的氮原子的空间位置或是简单地引入金属离子进行有效调控

该研究的最大意义在于，通过简单合理的设计双组分水凝胶体系或是引入外界非手性因素可得到CPL手性可控的功能材料，这为超分子凝胶在圆偏振发光领域拓宽了方向并拓展了其在光电装置以及智能手性光学材料的应用。该工作第一作者为博士生王芳，通讯作者是冯传良教授。上海交通大学是第一通讯单位，河南大学是第二通讯单位。该研究成果得到了国家自然科学重点基金、上海市教育委员会科研创新计划重大项目资助。

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b03255

冯传良，上海交通大学材料科学与工程学院教授、副院长。1996年河南师范大学本科，1998-2001年河南师范大学与中科院化学所联合培养获得硕士学位，2005年荷兰特文特大学（Twente）获博士学位，德国马普高分子所博士后， 2009年聘为上海交通大学教授。先后入选教育部“新世纪优秀人才计划”、上海市“高校特聘教授（东方学者）”、上海市“浦江人才”。承担国家自然科学基金重点基金、上海市教委重大项目等20余项。研究方向为水凝胶生物材料,主要解决仿生细胞外微环境无手性特征的根本问题。相关工作在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater.，ACS Nano，Small等国际主流学术期刊上共发表论文110余篇。他引2000余次，担任Advanced Composite and Hybrid Materials编委等。