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  作為自然界的基本屬性之一，手性可以體現在不同的層次上：從小分子的手性碳原子到大分子的不對稱構象，再到超分子組裝的手性納米結構。在超分子層次上，復雜手性結構生物分子（如雙螺旋DNA和α-螺旋蛋白）在生命體的生理過程中起到了關鍵的作用。受這些生物結構的啟發，近年來人們設計并構筑了各種具有良好的電學、光學或磁學性能的手性結構功能材料。作為研究最深入的功能性合成材料之一，具有手性納米結構的導電聚苯胺（PANI）在手性催化、手性傳感、對映選擇性分離和手性電子器件等領域具有潛在的應用價值。PANI手性納米結構一般在手性摻雜酸或螺旋蛋白模板的誘導下，以過硫酸銨為氧化劑在酸性水溶液中化學氧化苯胺單體進行制備。目前，大多數人造手性納米結構為螺旋的納米帶或納米纖維。與這些簡單的手性納米結構相比，復雜的手性納米結構（如空心螺旋）具有可期望的仿生功能，因而受到更多的關注。然而，制備復雜手性納米結構的功能材料仍然是一大科學挑戰。此外，從非手性體系由非手性分子構筑手性納米結構，不僅涉及自然界中手性起源的重大科學問題，而且有助于創造非手性功能分子的多功能手性材料，因而具有十分重要的科學意義和研究價值。

  最近，揚州大學膠體與界面課題組在非手性異丙醇/水混合溶劑中通過苯胺的化學氧化制備了低聚苯胺手性螺旋納米帶，通過調節混合溶劑中的醇含量可獲得單手性納米帶。單手性低聚苯胺手性螺旋納米帶可用于氨基酸對映體的手性分離，對苯丙氨酸對映體分離效果達58%（ee %）（Chuanqiang Zhou, Yuanyuan Ren, Jie Han, Xiangxiang Gong, Zhixiang Wei, Ju Xie, Rong Guo, Controllable Supramolecular Chiral Twisted Nanoribbons from Achiral Conjugated Oligoaniline Derivatives, Journal of the American Chemical Society, 2018, 140, 9417–9425）。

  為了進一步提高共軛分子的分子量和優化手性納米結構，最近他們將低濃度無機酸引入反應體系中，在無手性的HCl/異丙醇/水混合溶液中通過苯胺的化學氧化構筑了具備復雜手性納米結構的聚苯胺中空納米螺旋。基于實驗結果提出了中空納米螺旋的可能形成機理：以反應初期產生的低聚苯胺螺旋納米帶為模板，通過溶液中低聚苯胺鏈增長為聚合物、聚合物吸附在納米帶表面形成殼層、組成納米帶的低聚物再溶解等過程，逐步實現了聚苯胺中空納米螺旋。研究發現，合適濃度的無機酸確保了聚苯胺的產生和中空結構的構建，導致聚苯胺中空納米帶具有較大的比表面積和良好的環境穩定性。單手性聚苯胺中空納米螺旋可用于氨基酸的多次循環手性分離，對氨基酸對映體分離的效果較好；與低聚苯胺螺旋納米帶相比，聚苯胺手性納米螺旋對多種氨基酸表現出更好的對映選擇性分離效率。

圖1.無手性的HCl/醇/水混合溶液中PANI中空納米螺旋的形成示意圖、電鏡照片及其對手性氨基酸的手性拆分效果。

  相關結果發表在美國化學會旗下期刊ACS Nano雜志上。揚州大學化學化工學院郭榮教授和韓杰教授為該文的共同通訊作者，揚州大學測試中心周傳強副研究員為該文的第一作者，研究生任園園、徐倩倩參與了相關實驗。該項研究得到了國家自然科學基金委、江蘇高校優勢學科建設工程項目的資助。

  Chuanqiang Zhou, Yuanyuan Ren, Jie Han*, Qianqian Xu, Rong Guo*, Chiral Polyaniline Hollow Nanotwists toward E?cient Enantioselective Separation of Amino Acids. ACS Nano, 2019, 13, 3534-3544.

  鏈接地址：

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.7b12178

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09784