近日，固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孔祥建教授與龍臘生教授課題組在手性稀土-過(guò)渡金屬團(tuán)簇的磁光效應(yīng)研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Strong NIR-II Magneto-Optical Activity of a Chiral Sm15Cu54 Cage”為題在線發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》 (J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c07346)。
手性材料的磁光效應(yīng)在物理、化學(xué)和生物學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。目前，對(duì)手性材料磁光效應(yīng)的研究大多集中于手性無(wú)機(jī)納米材料的紫外-可見(jiàn)光范圍，對(duì)近紅外（NIR）磁光效應(yīng)的探索仍然有限。
孔祥建教授與龍臘生教授課題組基于前期在手性稀土-過(guò)渡金屬團(tuán)簇磁光效應(yīng)的研究基礎(chǔ)（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 16389；J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 22176；J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8837），設(shè)計(jì)合成了三對(duì)R/S-Ln15Cu54（Ln = Sm，Gd，和Dy）手性稀土-過(guò)渡金屬團(tuán)簇。結(jié)構(gòu)分析表明，R/S-Ln15Cu54是目前報(bào)道的最大稀土-銅團(tuán)簇，具有C3對(duì)稱性的籠狀分子結(jié)構(gòu)。磁圓二色（Magnetic Circular Dichroism，MCD）光譜在NIR-II區(qū)表現(xiàn)出基于f–f躍遷的強(qiáng)磁光響應(yīng)。其中，R/S-Sm15Cu54的MCD效應(yīng)的g-factor在1300-1450 nm達(dá)到5.5×10-3 T-1。這種強(qiáng)NIR-II磁光活性歸因于強(qiáng)磁偶極允許的f–f躍遷和結(jié)構(gòu)的螺旋手性。
這項(xiàng)工作不僅展示了迄今最大的Ln-Cu團(tuán)簇，而且證明了磁偶極允許的躍遷對(duì)磁光活性的關(guān)鍵作用。該工作在孔祥建教授、龍臘生教授和鄭蘭蓀院士的共同指導(dǎo)下完成。博士生陳佳楠為第一作者，碩士畢業(yè)生黃凱欣、博士生程佩明、戚明強(qiáng)和徐寒參與了部分表征工作，同濟(jì)大學(xué)段瑛瀅副教授和陳佳燁博士生測(cè)試了變場(chǎng)MCD光譜，該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（92161104、92161203、92361301）的資助。
