Nano Res.[单元]│南京师范大学徐翔星课题组:通过配体工程合成油溶性手性硫族化合物量子点

量子点（QDs）是一类因量子限域效应而具备独特光电性质的半导体纳米颗粒，其中硫族化合物量子点是最具代表性的体系之一。通过手性配体修饰量子点可以带来独特的手性性质，使其在光学、生物、催化、光电器件等领域展现出重要应用潜力。目前，手性硫族化合物量子点所使用的传统手性配体多为亲水性分子，制备获得的多是水溶性手性量子点。对极性溶剂的依赖限制了手性量子点的稳定性和可加工性，主要表现为易氧化、成膜过程难以控制等问题，制约了其在薄膜光电器件等领域的应用。因此，发展可在非极性溶剂中稳定分散的高性能手性硫族化合物量子点的制备方法，成为当前亟待解决的问题。

本研究通过系统性地对四类代表性手性氨基酸（含巯基的半胱氨酸、脂肪族天冬氨酸、杂环组氨酸及芳香族苯丙氨酸）进行烷基链修饰，成功设计出可进行油相配体交换的手性配体 L/D-Cys-2C₁₂、L/D-Asp-C₁₈、L/D-Phe-C₁₈和 L/D-His-C₁₈，所有配体均能将手性传递给量子点，包括 CdS、CdSe、ZnS、PbS、Ag₂Se 等。值得注意的是，含巯基的 L/D-Cys-2C₁₂配体具有独特优势，可实现尺寸可控的油溶性手性硫族化合物量子点的一步法合成。相较于传统手性小分子，本工作开发的长链配体能有效抑制量子点聚集，确保其在非极性溶剂中的稳定分散，并显著提升光致发光量子产率。无论是通过一步法或后合成修饰法制备的手性量子点，其尺寸依赖的圆二色光谱信号均源于量子点与手性配体之间的耦合作用。尽管长链修饰不可避免地占据了一至两个原始配位点，但这些配体仍表现出有效的手性诱导能力。这一发现重新定义了烷基链在配体设计中的功能角色，其不仅是赋予油溶性、稳定性及发光效率的辅助基团，更是不削弱手性传递能力的调控单元。本工作通过手性配体工程发展的亲油性手性量子点的合成方案，深化了对纳米尺度手性传递机制的认知，并为功能光电器件、自旋电子器件、生物传感器及不对称/自旋催化等领域提供了新的材料平台。

图 1. 手性长链配体一步法和后交换法合成油溶性手性硫族量子点示意图。

图 2. 手性长链配体合成图：（a）L/D-Cys-2C₁₂。（b）L/D-Asp-C₁₈。（c）L/D-Phe-C₁₈。（d）L/D-His-C₁₈。

图 3. 通过配体后交换制备的 L/D-Cys-2C₁₂-CdSe 量子点。（a）不同尺寸 L/D-Cys-2C₁₂-CdSe 量子点环己烷溶液在日光下的照片，（b）相应的紫外光（365 nm）下照片。（c）样品 C 的 TEM 图像及（d）其经配体交换后对应样品 C’的 TEM 图像。（e）样品 D 的 TEM 图像及（f）其经配体交换后对应样品 D’的 TEM 图像。（g）OA-CdSe 量子点（虚线）与 L-Cys-2C₁₂-CdSe 量子点（实线）的 PL 对比。（h）OA-CdSe 量子点（虚线）与 L-Cys-2C₁₂-CdSe 量子点（实线）的 UV-Vis 光谱对比。（i）L-Cys-2C₁₂-CdSe 量子点与 OA-CdSe 量子点的 FTIR 光谱。（j）L-Cys-2C₁₂-CdSe 量子点与 OA-CdSe 量子点的 PLQY 对比。（k）L/D-Cys-2C₁₂-CdSe 量子点的 CD 光谱。

图 4. 油溶性手性 CdS 量子点。（a）OA-CdS 量子点的 TEM 图像，以及（b）通过配体交换制备的 L-Cys-2C₁₂-CdS 量子点对应的 TEM 图像。（c）通过配体交换得到的四种手性 CdS 量子点的 CD 光谱。（d）四种不同尺寸一步法合成的 L/D-Cys-2C₁₂-CdS 量子点的 CD 光谱和 UV-Vis 光谱，（e）它们在日光下的照片，以及（f）在紫外光（365 nm）下的相应照片（分散于环己烷中）。尺寸为（g）2.3 nm 和（h）2.8 nm 的 L-Cys-2C₁₂-CdS 量子点的 TEM 图像。

徐翔星，南京师范大学化学与材料科学学院教授，博士生导师，主要从事纳米/亚纳米材料的可控合成、组装、手性、光电性质及其在光电器件中的应用研究，在 Nature Chem.、JACS、AM 等期刊发表学术论文 60 余篇，先后主持多项国家自然科学基金项目和省部级项目。

课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/Xu_Xiangxing。

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