车顺爱教授课题组在手性分子检测方面取得重要进展

—— 基于手性纳米结构金膜的表面增强拉曼手性各向异性

       手性分子的定性和定量检测，在分析科学、化学生物学、药物和农药等领域具有重要意义。但是传统的光谱法和色谱法由于普适性不高、操作难度大以及设备昂贵等原因，在手性分子检测领域受到很大的限制。因此，寻找新的手性响应性理论以及检测技术仍然是一个挑战。

       我院车顺爱教授团队一直致力于新型手性纯无机材料的研究，利用无机材料的各种手性响应性实现手性分子的识别和检测。日前，课题组研究人员利用手性纳米结构金膜的表面增强拉曼散射手性各向异性实现手性分子的检测的成果以“Enantiomeric Discrimination by Surface‐Enhanced Raman Scattering‐Chiral Anisotropy of Chiral Nanostructured Gold Films”为题，发表于国际顶级化学期刊Angew. Chem. Int. Ed.（2020, doi:10.1002/anie.202006486）上。

       表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering， SERS）光谱是一种高灵敏度的分析技术。由于分子与贵金属基底表面的局域电磁场之间具有强相互作用和强辐射增强，因此这项技术能通过痕量分析物的振动“指纹”提供超灵敏的结构信息。通过在SERS中引入手性纳米结构金膜（chiral nanostructured Au films，CNAFs）作为基底来创建表面增强拉曼散射手性各向异性（surface-enhanced Raman scattering-chiral anisotropy， SERS-ChA）。只需入射线性偏振光（或非圆偏振光）即可利用对映体分子的SERS强度来识别对映体。通过绘制SERS-ChA标准工作曲线，可以实现对映体分子ee值的定量检测。

       车顺爱教授课题组与厦门大学田中群教授课题组、美国密歇根大学Nicholas A. Kotov教授课题组合作，通过对CNAFs材料的表征解析手性及手性响应性的产生。结合表面增强拉曼散射的原理以及理论计算，推导出SERS-ChA效应的产生是由于对映体分子诱导的电偶极子和磁偶极子与CNAFs等离子体模的选择性共振耦合。CNAFs的局域手性电磁场进一步选择性增强了对映体的拉曼光谱，导致SERS-ChA效应。

       SERS-ChA是手性等离子体金属表面对对映体分子的拉曼散射选择性增强性质，具有很高的对映体敏感性，克服了旋光系统和色谱法的缺点。此方法具有普适性，无需分离样品，无需提纯样品，不管分子大小，有无极性以及是否具有发色团，仅用一种基底，可以定性定量检测除内消旋体外的所有手性分子。

       车顺爱教授为该论文通讯作者，我院韩璐教授、段瑛滢副教授、厦门大学丁松园教授和密歇根大学Nicholas A. Kotov教授为共同通讯作者；我院博士生刘泽栖、艾静为共同第一作者，同济大学为第一单位。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202006486