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).