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  作為自然界的基本屬性之一，手性可以體現(xiàn)在不同的層次上：從小分子的手性碳原子到大分子的不對(duì)稱(chēng)構(gòu)象，再到超分子組裝的手性納米結(jié)構(gòu)。在超分子層次上，復(fù)雜手性結(jié)構(gòu)生物分子（如雙螺旋DNA和α-螺旋蛋白）在生命體的生理過(guò)程中起到了關(guān)鍵的作用。受這些生物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，近年來(lái)人們?cè)O(shè)計(jì)并構(gòu)筑了各種具有良好的電學(xué)、光學(xué)或磁學(xué)性能的手性結(jié)構(gòu)功能材料。作為研究最深入的功能性合成材料之一，具有手性納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚苯胺（PANI）在手性催化、手性傳感、對(duì)映選擇性分離和手性電子器件等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。PANI手性納米結(jié)構(gòu)一般在手性摻雜酸或螺旋蛋白模板的誘導(dǎo)下，以過(guò)硫酸銨為氧化劑在酸性水溶液中化學(xué)氧化苯胺單體進(jìn)行制備。目前，大多數(shù)人造手性納米結(jié)構(gòu)為螺旋的納米帶或納米纖維。與這些簡(jiǎn)單的手性納米結(jié)構(gòu)相比，復(fù)雜的手性納米結(jié)構(gòu)（如空心螺旋）具有可期望的仿生功能，因而受到更多的關(guān)注。然而，制備復(fù)雜手性納米結(jié)構(gòu)的功能材料仍然是一大科學(xué)挑戰(zhàn)。此外，從非手性體系由非手性分子構(gòu)筑手性納米結(jié)構(gòu)，不僅涉及自然界中手性起源的重大科學(xué)問(wèn)題，而且有助于創(chuàng)造非手性功能分子的多功能手性材料，因而具有十分重要的科學(xué)意義和研究?jī)r(jià)值。

  最近，揚(yáng)州大學(xué)膠體與界面課題組在非手性異丙醇/水混合溶劑中通過(guò)苯胺的化學(xué)氧化制備了低聚苯胺手性螺旋納米帶，通過(guò)調(diào)節(jié)混合溶劑中的醇含量可獲得單手性納米帶。單手性低聚苯胺手性螺旋納米帶可用于氨基酸對(duì)映體的手性分離，對(duì)苯丙氨酸對(duì)映體分離效果達(dá)58%（ee %）（Chuanqiang Zhou, Yuanyuan Ren, Jie Han, Xiangxiang Gong, Zhixiang Wei, Ju Xie, Rong Guo, Controllable Supramolecular Chiral Twisted Nanoribbons from Achiral Conjugated Oligoaniline Derivatives, Journal of the American Chemical Society, 2018, 140, 9417–9425）。

  為了進(jìn)一步提高共軛分子的分子量和優(yōu)化手性納米結(jié)構(gòu)，最近他們將低濃度無(wú)機(jī)酸引入反應(yīng)體系中，在無(wú)手性的HCl/異丙醇/水混合溶液中通過(guò)苯胺的化學(xué)氧化構(gòu)筑了具備復(fù)雜手性納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺中空納米螺旋�；趯�(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了中空納米螺旋的可能形成機(jī)理：以反應(yīng)初期產(chǎn)生的低聚苯胺螺旋納米帶為模板，通過(guò)溶液中低聚苯胺鏈增長(zhǎng)為聚合物、聚合物吸附在納米帶表面形成殼層、組成納米帶的低聚物再溶解等過(guò)程，逐步實(shí)現(xiàn)了聚苯胺中空納米螺旋。研究發(fā)現(xiàn)，合適濃度的無(wú)機(jī)酸確保了聚苯胺的產(chǎn)生和中空結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，導(dǎo)致聚苯胺中空納米帶具有較大的比表面積和良好的環(huán)境穩(wěn)定性。單手性聚苯胺中空納米螺旋可用于氨基酸的多次循環(huán)手性分離，對(duì)氨基酸對(duì)映體分離的效果較好；與低聚苯胺螺旋納米帶相比，聚苯胺手性納米螺旋對(duì)多種氨基酸表現(xiàn)出更好的對(duì)映選擇性分離效率。

圖1.無(wú)手性的HCl/醇/水混合溶液中PANI中空納米螺旋的形成示意圖、電鏡照片及其對(duì)手性氨基酸的手性拆分效果。

  相關(guān)結(jié)果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)旗下期刊ACS Nano雜志上。揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院郭榮教授和韓杰教授為該文的共同通訊作者，揚(yáng)州大學(xué)測(cè)試中心周傳強(qiáng)副研究員為該文的第一作者，研究生任園園、徐倩倩參與了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目的資助。

  Chuanqiang Zhou, Yuanyuan Ren, Jie Han*, Qianqian Xu, Rong Guo*, Chiral Polyaniline Hollow Nanotwists toward E?cient Enantioselective Separation of Amino Acids. ACS Nano, 2019, 13, 3534-3544.

  鏈接地址：

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.7b12178

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09784