大湾区大学物质科学学院夏广杰研究员与香港中文大学化学系黄陟峰副教授、香港城市大学材料系钟虓龑副教授、浙江理工大学化学系沈程硕副教授，及香港浸会大学、上海交通大学、深圳职业技术大学等科研单位合作，在对映选择性吸附与组装上取得了重大突破。该工作实现了螺旋多环芳烃在手性无机表面上的对映选择性吸附的动态动力学拆分。

       在理论计算部分，使用密度泛函理论（DFT）从原子尺度揭示了无机手性纳米颗粒上有机手性分子对称性破缺和放大机理。该理论计算成果以“Dynamic kinetic resolution of helical polycyclic arenes directed at inorganic chiral surfaces deposited via substrate rotation”为题发表在国际知名期刊Chem（Cell的姊妹期刊，中科院一区top，影响因子19.6）。

       手性在自然界与生物体中普遍存在。操控手性，尤其是在聚集的分子系统中操控手性，对于手性药物学和先进材料学具有深远意义。对于外消旋能垒较低的有机分子（如螺旋多环芳烃HPAs）来说，其对称性破缺可引发的自发性动态动力学拆分。但在没有对映体的偏向引导时，其对映体产生是完全随机的，无法高效定向产出单一手性化合物。本研究通过无机手性纳米颗粒引导有机分子进行对映异构地选择性吸附、组装，实现了从无机手性表面到有机手性分子的对称性传导，完成了有机手性分子的对称性破缺和放大。

       本研究基于倾斜角沉积技术合成手性纳米颗粒，通过无机手性表面引导的动态动力学拆分，可人工控制有机分子的手性方向，进而克服HPAs外消旋体的产生。最终在实验上逐步将倾斜角沉积中圆盘的旋转，转换为无机纳米颗粒的手性，进而高效地、定向地传递给HPA聚集体。DFT理论计算模拟了一对对映异构体2-氮杂[4]螺烯（2-A[4]H）在金纳米颗粒表面上的对映选择性吸附及自组装过程。理论计算表明：在吸附过程中，2-A[4]H在手性金纳米颗粒上的“手性缺陷台阶位”产生不对称吸附，造成表面吸附分子的对称性破缺。这种初始的选择性吸附随后通过HPA间的π-π堆积自组装得到放大，最终形成大规模的同手性分子聚集体。

       本研究为无机-有机界面手性转移操控分子手性提供了一条普遍原理。这通常可以适用于具有高表面能的无机材料，如二氧化硅、钛氧化物、铁氧化物、锡氧化物和金等。材料表面的手性缺陷台阶位是产生对称性破缺的关键，而小分子之间的手性相互作用（如π-π堆积）是对称性破缺继续放大的关键，这形成了一个正反馈，进而导致了宏观的手性选择性。这些发现不仅为理解史前地球上生物中分子手性的起源提供了洞见，更在实际应用层面，为设计具有预定手性的功能性系统开辟了新途径。

 图1 DFT理论计算揭示表面手性位点对称性破缺与放大机理

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2025.102720