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不對(duì)稱/手性現(xiàn)象廣泛存在于自然界中，大到宇宙星云小至微觀粒子。在沒有其他手性要素的影響下，一對(duì)互為鏡像關(guān)系的手性分子（對(duì)映異構(gòu)體）具有相同的自由能和相等的產(chǎn)生幾率。然而，自然界廣泛存在著單一手性現(xiàn)象，生物體產(chǎn)生的主要生物活性分子，如氨基酸，DNA等，均表現(xiàn)為單一構(gòu)型的手性分子。另一方面，人工高選擇性地合成一個(gè)特定的單一構(gòu)型對(duì)映異構(gòu)體不僅是藥物合成和先進(jìn)材料開發(fā)不可或缺的核心內(nèi)容，也反應(yīng)了科學(xué)家在操控分子（亞納米尺度）立體結(jié)構(gòu)的高超能力，是當(dāng)代化學(xué)理論和應(yīng)用研究的關(guān)鍵領(lǐng)域。一般來(lái)說(shuō)，人工不對(duì)稱合成或不對(duì)稱催化是通過(guò)已有的特定手性分子為手性源來(lái)實(shí)現(xiàn)手性的誘導(dǎo)或放大。那么，類似于雞生蛋、蛋生雞的經(jīng)典問(wèn)題，宇宙中最初的有機(jī)分子手性偏向是如何產(chǎn)生的呢？科學(xué)家們對(duì)此提出了不同的假說(shuō)，而該領(lǐng)域的研究無(wú)疑將有助于加深對(duì)分子手性本質(zhì)和生命起源的理解。

最近，四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院楊成課題組與香港浸會(huì)大學(xué)黃陟峰課題組、南方科技大學(xué)王陽(yáng)剛課題組合作研究證明宏觀的旋轉(zhuǎn)有可能經(jīng)過(guò)多步傳遞的方式傳遞到分子水平，誘導(dǎo)出手性偏向。他們通過(guò)傾斜沉積（GLAD）伴以基板的旋轉(zhuǎn)制備了金屬納米螺旋，螺旋的方向可通過(guò)基板的順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)來(lái)控制。這種通過(guò)由剪切力控制的金屬納米螺旋的手性可以對(duì)表面吸附分子的排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表明金屬納米螺旋表面能夠?qū)σ詓i-si/re-re形式堆積的2-蒽甲酸（AC）分子對(duì)進(jìn)行選擇性吸附，造成其上si-si/re-re堆積形式的比例差異。光照吸附于金屬納米顆粒上的AC分子產(chǎn)生具有特定立體選擇性的光二聚反應(yīng)效果，即在左手的金屬納米螺旋上的反應(yīng)傾向于生成二聚體(+)-3，而右手的金屬納米螺旋上的反應(yīng)傾向于生成(-)-3。密度泛函理論（DFT）計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好，DFT表明對(duì)映選擇性來(lái)源于螺旋表面的亞穩(wěn)態(tài)“波浪型手性點(diǎn)陣”，由于選擇性的空間匹配，使得金屬納米螺旋對(duì)以si-si和re-re方式堆積的AC分子對(duì)的差異性吸附成為可能。此外，螺旋表面上近場(chǎng)散射的光學(xué)手性的增強(qiáng)可能對(duì)這一手性誘導(dǎo)過(guò)程產(chǎn)生積極影響。

這項(xiàng)研究實(shí)現(xiàn)了通過(guò)宏觀旋轉(zhuǎn)行為操縱分子手性，不僅為分子手性的有效調(diào)控引入了一種新的自上而下的策略，也為手性起源提供了一種新的假說(shuō)。

該研究成果發(fā)表在《Nature Chemistry》上，題目為“Enantioselective Photo-Induced Cyclodimerization of a Prochiral Anthracene Derivative Adsorbed on Helical Metal Nanostructures”。 四川大學(xué)韋雪琴博士為論文第一作者、浸會(huì)大學(xué)劉俊俊博士和南方科技大學(xué)夏廣杰博士為論文共同一作。通訊作者為楊成教授，王陽(yáng)剛教授和黃陟峰教授

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https://www.nature.com/articles/s41557-020-0453-0