手性稀土-过渡金属团簇的磁光效应研究取得新进展

近日，biwn必赢孔祥建教授与龙腊生教授课题组在手性稀土-过渡金属团簇的磁光效应研究中取得重要进展，相关研究成果以“Strong NIR-II Magneto-Optical Activity of a Chiral Sm₁₅Cu₅₄ Cage”为题在线发表于《美国化学会志》 (J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c07346)。

手性材料的磁光效应在物理、化学和生物学等领域具有重要的应用潜力。目前，对手性材料磁光效应的研究大多集中于手性无机纳米材料的紫外-可见光范围，对近红外（NIR）磁光效应的探索仍然有限。

孔祥建教授与龙腊生教授课题组基于前期在手性稀土-过渡金属团簇磁光效应的研究基础（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 16389；J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 22176；J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8837），设计合成了三对R/S-Ln₁₅Cu₅₄（Ln = Sm，Gd，和Dy）手性稀土-过渡金属团簇。结构分析表明，R/S-Ln₁₅Cu₅₄是目前报道的最大稀土-铜团簇，具有C3对称性的笼状分子结构。磁圆二色（Magnetic Circular Dichroism，MCD）光谱在NIR-II区表现出基于f–f跃迁的强磁光响应。其中，R/S-Sm₁₅Cu₅₄的MCD效应的g-factor在1300-1450 nm达到5.5×10^-3 T^-1。这种强NIR-II磁光活性归因于强磁偶极允许的f–f跃迁和结构的螺旋手性。这项工作不仅展示了迄今最大的Ln-Cu团簇，而且证明了磁偶极允许的跃迁对磁光活性的关键作用。

该工作在孔祥建教授、龙腊生教授和郑兰荪院士的共同指导下完成。biwn必赢博士生陈佳楠为第一作者，硕士毕业生黄凯欣、博士生程佩明、戚明强和徐寒参与了部分表征工作，同济大学段瑛滢副教授和陈佳烨博士生测试了变场MCD光谱，该工作得到国家自然科学基金项目（92161104、92161203、92361301）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c07346