西安交大研究人员提出调控一维手性结构新方法

自发对称性破缺是一种由分子不对称性引发的现象，该现象与超分子手性的自发产生与放大机理密切相关，对这一问题的深入理解将有助于推动各类手性器件的发展，深化对生命体起源的理解，拓展超分子体系的前沿研究。螺旋纳米线结构作为典型的一维手性结构，具有大尺度上的均一手性以及良好的稳定性，作为模板材料，在圆偏振发光及纳米拓印等领域都有良好的应用前景。然而，对于该结构的形成机制以及螺距调控方式的研究还十分有限。

针对上述科学问题，西安交通大学材料学院、物理学院与美国劳伦斯伯克利国家实验室研究人员合作，利用共振软X射线散射(RSoXS)研究了这一结构在非手性小分子(5CB与正辛烷)掺杂条件下的自组装行为，从分子层面解析了结构中的分子排布模式以及螺距调控机理。

借助于RSoXS分辨电子轨道/价键方向周期性的能力，利用原位温度/掺杂浓度/时间扫描，研究人员通过简化的结构模型，结合散射理论，对螺旋纳米线结构中的分子排布进行了解析。通过表征掺杂物与螺旋纳米线结构间的相互作用，揭示了螺距变化的内在机理：随着掺杂浓度的变化，5CB与螺旋纳米线结构间的界面相互作用不断发生改变，这一改变调整了该结构中的分子倾斜角度，进而改变了螺距。这一发现首次从分子排布的角度解析了螺旋纳米线结构在掺杂体系中的相行为及其螺距控制方式。

近日，该研究成果以《非手性掺杂对二元体系中螺旋纳米线结构的影响及调控》(Understanding and manipulating helical nanofilaments in binary systems with achiral dopants)为题发表在国际材料领域旗舰期刊《纳米快报》(Nano Letters)上。该论文共同第一作者为西安交大材料学院助理教授曹瑜博士与博士研究生谭天懿，通讯作者是西安交大金属材料强度国家重点实验室的刘峰教授以及物理学院张磊教授，陕西省软物质国际联合研究中心与西安交大金属材料强度国家重点实验室为本文第一单位。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c01525