研究概述
手性金属表面为不对称催化、手性识别和分离等过程提供了手性选择性吸附的环境。
然而,它们常常受到一些限制,例如由台阶合并和原子粗糙度引起的对映选择性降低。
基于此,2024年11月21日,中国科学院长春应用化学研究所研究员刘伟团队在国际期刊Nature Communications发表题为《Enantioselective adsorption on chiral ceramics with medium entropy》的研究论文。
在这里,研究团队介绍了一种使用中熵陶瓷(MEC)的方法,特别是具有C40六方晶体结构的(CrMoTa)Si₂,这种方法克服了热稳定性和对映选择性之间的权衡。
实验验证是通过使用石英晶体微天平(QCM)提供的,其中电极使用非反应磁控溅射技术涂覆了MEC薄膜。
手性特性通过透射电子显微镜和圆二色性进行了验证。
密度泛函理论(DFT)计算表明,MEC薄膜的稳定性显著高于高指数Cu表面。
通过高通量DFT计算和理论建模的结合,本研究展示了手性MEC对手性选择性吸附的原型分子丝氨酸的高对映选择性(42% ee)。
QCM结果显示,在0-60 mM的浓度范围内,L-丝氨酸的吸附量是D-丝氨酸的1.58倍。
这些发现展示了MEC在手性识别中的潜在应用。
图文解读
图1:CrSi₂型陶瓷的结构和对映异构体吸附示意图
图2:中熵陶瓷的结构和制备
图3:丝氨酸对映异构体在(CrMoTa)Si₂(0001)表面的手性选择性吸附
图4:丝氨酸对映异构体在(CrMoTa)Si₂(0001)表面的竞争吸附。
图5:对映选择性吸附的变形能和电子结构分析
图6:丝氨酸在MEC薄膜上的对映选择性吸附
文献信息
Chen, C., Ma, Y., Yao, K. et al. Enantioselective adsorption on chiral ceramics with medium entropy. Nat. Commun. 15, 10105 (2024).