近日,做爱视频 黄又举教授团队在手性诱导自旋选择性(CISS)手性传感领域取得重要进展,相关研究工作以“Tunable Spin-Polarized Chiral Plasmonic Films for Dual-Mode Enantiomer Recognition”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》(Q1,IF=16.1)上。DOI: 10.1002/anie.5841922。
对映体识别在阐明生命过程、疾病诊断和药物研发中具有至关重要的意义。手性诱导自旋选择性(Chirality-Induced Spin Selectivity, CISS)效应使手性结构能够像“自旋过滤器”一样选择性地传输特定自旋方向的电子,为发展新型手性传感平台开辟了前沿方向。然而,现有基于CISS效应的传感体系普遍存在手性结构无序、自旋选择性有限和导电性不足等问题,难以有效提取可区分的电学信号;同时,该领域缺乏成熟的信号放大策略,自旋极化程度与手性识别效率之间的内在关联也尚不明确,严重制约了高性能CISS手性传感平台的理性设计与实际应用。
图1. 基于自旋选择性手性金超晶格纳米膜(L-CANFs)的对映体识别原理及光驱动光离子识别模式示意图。
针对上述挑战,黄又举教授团队基于前期界面纳米薄膜工程化与超晶格自组装技术(Science Advances, 2021, 7, eabk2852; Journal of the American Chemical Society, 2025, 147, 10369; Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64, e202502129; Advanced Materials, 2026, 38, e19060; Angewandte Chemie International Edition, 2026, 65, e21361),创新性地将手性金纳米粒子精准界面自组装成手性金超晶格纳米膜(CANFs),有效增强了CISS效应,并大幅提升了纳米限域离子输运信号,实现了电化学与光驱动光离子电流双模式对映体识别。受生物大分子层级有序组装所产生的相干势场可实现高效长程自旋输运的启发,研究团队首先通过种子介导生长法制备出直径约150 nm、具有螺旋形貌的L-/D-型手性金纳米粒子,再经气–液界面自组装与Langmuir–Blodgett转移,获得了面积达数平方厘米、厚度约180 nm的大面积单层六方密排超晶格纳米膜。磁导电原子力显微镜(mc-AFM)测试表明,L-CANFs与D-CANFs的自旋极化效率分别高达+94.17 ± 3.72%和−94.90 ± 2.10%,处于已报道材料的最佳水平之列。
图2. 手性金纳米膜的构筑和对映体识别性能对组装结构有序度的依赖关系,以及自旋依赖界面相互作用的理论计算。
进一步研究发现,自旋极化程度既随构筑单元手性不对称因子(g因子)的增大而显著提升,也强烈依赖于组装结构的有序度:有序超晶格结构的自旋极化率最高,随机堆积或过度密堆结构则分别因自旋弛豫加剧和传输受阻而明显下降。这意味着CISS效应可通过纳米粒子的手性与组装有序度实现精准调控,为高性能手性传感奠定了材料基础。得益于优异的导电性与纳米限域增强的信号放大能力,CANFs实现了对犬尿氨酸(Kyn)对映体的双模式对映选择性识别,光驱动模式下的辨别比高达10.3。该平台对色氨酸、酪氨酸、多巴和丝氨酸等多种氨基酸对映体同样呈现出镜像对称的识别响应,验证了双模式识别策略的普适性。研究团队还建立了自旋极化程度与手性识别效率之间的定量关联,揭示了CISS介导对映选择性的内在机制:构型匹配的对映体可发生高效的自旋极化界面电荷转移,进而重塑纳米限域离子环境,产生的不对称输出信号被超晶格纳米通道内的限域离子输运进一步放大;理论计算也证实自旋反平行构型在界面相互作用中能量上更为有利。
在定量分析方面,该平台展现出卓越的性能:光驱动模式的检出限低至0.024 nM,电化学模式的检出限为0.012 μM,并具有宽线性响应范围;平台在人工脑脊液、血清和尿液等复杂临床基质中均保持良好的识别能力,展示出在实际临床监测中的应用潜力。该工作将CISS介导的自旋极化输运与纳米限域增强信号转导相结合,为发展下一代实时、高性能手性传感平台提供了通用策略,在生物医学诊断、药物分析等领域具有广阔前景。
该工作第一作者为做爱视频 -南京大学联合培养博士后孟丹博士,通讯作者为做爱视频 黄又举教授,做爱视频 为第一单位。该工作得到了国家自然科学基金(U25A20385, 22504026, 22307046)、中国博士后科学基金(2025M771014)及浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划(2024C03195)等项目的支持。
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