廣東
導讀
近日，蘭州大學天然產物化學全國重點實驗室王為教授團隊在宏觀螺旋結構的跨尺度精準共價組裝領域取得新進展，團隊實現了烯烴連接螺旋共價有機框架（V?heliCOFs）的首次合成，并進一步揭示了宏觀螺旋序構和圓偏振發光功能的協同涌現現象。
手性廣泛存在于DNA、蛋白質、貝殼和植物卷須等天然體系中。如何實現手性結構信息的跨尺度傳遞、放大和功能表達，是手性物質科學的重要前沿問題。COFs是一類由有機分子砌塊通過共價鍵組裝形成的晶態多孔聚合物，但通過共價組裝實現跨尺度手性傳遞和功能涌現仍極具挑戰：目前報道的手性COFs大多僅限于分子尺度的手性表達，具有單一手性宏觀螺旋結構的體系極為罕見，且現有體系長期依賴亞胺鍵化學，在結構與功能拓展上受到較大制約。
針對這一挑戰，王為教授團隊創新發展了Siegrist烯化組裝策略，通過手性雙亞胺單體與三嗪構筑單元的一步共價組裝，首次構筑了系列V?heliCOFs。掃描電子顯微鏡揭示，V?heliCOFs具有均一、規則的微米級單一手性螺旋棒結構，其螺旋方向完全由手性砌塊的絕對構型決定，表明實現了手性結構信息從埃米級（10–10 m）手性砌塊向微米級（10–6 m）宏觀螺旋序構的跨尺度精準傳遞。同時，V?heliCOFs展現出優異的圓偏振發光性能，發光不對稱因子（|glum|）達到1.1 × 10?1，是當前手性COFs材料的最高紀錄，固態發光量子效率（PLQY）高達45.7%。
通過系統比較三類由烯烴連接的手性模型分子、手性框架及宏觀螺旋序構，研究團隊發現：烯烴連接的框架結構賦予材料高效的發光性能，而宏觀螺旋序構的生成則進一步放大了手性光學響應，兩者協同作用共同促成了|glum|和PLQY的同步提升。這一結果表明，材料的宏觀功能并非其組成單元的簡單加和，而是源于跨尺度、多層級結構協同組織所引發的功能涌現。
該工作突破了螺旋共價有機框架長期依賴亞胺化學的瓶頸，為理解跨尺度手性傳遞規律以及聚集體功能涌現機制提供了新視角，也為高性能手性光電材料的設計提供了新思路。
相關成果以“Vinylene?Linked Helical Covalent Organic Frameworks”為題發表于Journal of the American Chemical Society。蘭州大學博士研究生王璐瑤、青年研究員馮杰為論文共同第一作者，王為教授為通訊作者。該工作得到國家重點研發計劃（2022YFA1503300）、國家自然科學基金（22431007）、甘肅省科技重大專項（23ZDFA015，24ZD13FA017）等項目資助。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c03290
來源：蘭州大學
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