手性介孔无机材料的组装及其性能

Chirality is an essential attribute found universally in nature. Design and synthesis of chiral compounds, chiral supramolecular assemblies and chiral functional materials has been an important project in natural scientific research. Mesostructured materials are of increasing importance because of their peculiar physical, chemical and mechanical properties due to their mesoscopic scale restriction effect.During the last decade, chiral porous materials have attracted much attention due to their high surface area, large pore volume, controllable pore size and flexible functionalization. In this project, based on the previous research works, we will study the template directing method for synthesizing new chiral porous inorganic materials and their properties, including (i) design and synthesis of small molecules, organic polymers, biomacro amphiphilic molecules and their structure directing routes;(ii)construction and composition of one-, two- and three-dimensional chiral porous structure;(iii) the properties of the chiral inorganic materials on asymmetric separation, catalysis and optics. We hope to break through in the synthesis of new chiral structures and their several unique properties. These research results will be useful for understanding the mechanisms involved in nature and assists application in functional materials.

手性是自然界的基本属性。设计与合成手性功能材料已成为自然科学领域一项重要的研究工程。介观结构材料，因其介观尺度的限制作用，具有奇特的物理、化学和力学性能，其研究又是另一个重要的课题。手性多孔材料因其高比表面积、大孔容、可调孔径等优点引起了关注。手性-多孔-介观，三种结构特性一体化的纯手性无机材料将对自然的探索、新型功能性材料的开发使用具有非常重要的意义。本研究拟研究模板剂导向的新型手性孔道结构无机材料及其性能,包括(i)小分子，有机高分子、生物大分子双亲性模板剂的设计合成及其导向法；(ii)一维,二维和三维手性孔结构的构筑与复合；(iii)以及其分离、催化、光学等性能。计划在合成新的结构和发现手性多孔材料独特的性能上有新的突破。这些研究对人类对自然界的认知、功能性新型材料的设计开发具有重要的理论价值和应用价值。

手性是自然界的基本属性。设计与合成手性功能材料已成为自然科学领域一项重要的研究工程。介观结构材料，因其介观尺度的限制作用，具有奇特的物理、化学和力 学性能，其研究又是另一个重要的课题。手性多孔材料因其高比表面积、大孔容、可调孔径 等优点引起了关注。手性-多孔-介观，三种结构特性一体化的纯手性无机材料将对自然的探索、新型功能性材料的开发使用具有非常重要的意义。. 本课题针对模板剂导向的新型手性孔道结构无机材料及其性能进行了系统性研究,其研究内容包括(1)二维手性DNA-二氧化硅复合介孔自支撑膜(CDSF)的制备及其光学活性；(2)云母晶向引导定向生长三维手性DNA-二氧化硅介孔薄膜(OCDSF)及其光学活性；(3)具有多重光学活性的ZnO多级介观手性膜结构的构筑；(4)手性介观结构银薄膜的自组装及其催化性能；(5)三维手性单Gyroid（SG）结构与错位双连续金刚石结构（SDD）结构之间的相变关系。. （1）创建了共结构导向挥发自组装方法，以生物分子DNA为模板剂组装出覆盖整个可见光区宽带的基于散射的光学活性材料；（2）创建了晶面诱导高度有序有机-无机组装方法，制备出具有强光学活性的高度有序DNA/二氧化硅薄膜；（3）创建了手性小分子诱导组装法，合成出多级手性结构ZnO膜，首次发现无机物基于发光和基于拉曼散射的光学活性；（4）通过手性小分子诱导所组装的多级介观结构银膜具有独特的手性不对称催化选择性；（5）通过三嵌段聚合物分子与无机物自组装构筑了三维单Gyroid（SG）结构，并得出其全带隙光之晶体性能。. 以上研究在新的组装方法和原理、合成新的结构和发现手性多孔材料独特的性能上有新的突破。这些研究对人类对自然界的认知、功能性新型材料在手性对映体的分离检测、手性不对称催化新材料以及生物材料的设计开发具有重要的理论价值和应用价值。