手性在多個學科中均是一種重要的對稱特點,是自然界物質普遍存在的基本屬性,例如生物學領域的DNA雙螺旋、蛋白質二級結構即為手性結構。納米材料是三維空間中至少有一維處于納米(1-100nm)尺寸的材料,隨著尺寸縮小,材料的特性會發生改變呈現獨特性能,因此納米結構成為材料科學研究的熱點之一。手性納米結構具有獨特的光化學、光力學效應,因此受到關注。
手性納米結構具有優異的光學活性,通過人工設計這種結構可以實現特殊光學性能;可以利用手性納米結構的旋光特性對圓偏振光的不同響應來區分物質結構,是確定分子結構的新方法。現階段,手性納米結構研究涉及超材料、不對稱催化、拓撲電子學等多個領域,在可見光波段具有手性光學響應特性的等離子體金屬納米結構,是研究熱點之一。
根據新思界產業研究中心發布的
《2021-2025年手性納米結構行業深度市場調研及投資策略建議報告》顯示,手性納米結構在光學器件、光通信、彩色顯示、生物傳感、生物醫藥、化學催化、檢驗檢測、隱身材料等領域具有廣闊發展前景。由于手性納米結構在可見光波段具有獨特光學特征,因此可用于光學器件、光通信、彩色顯示等方面;手性納米結構可區分物質的分子結構,具有手性識別與分離功能,可用于生物傳感、檢驗檢測、隱身材料等方面;此外,手性納米結構的特殊性能使得其在生物醫藥、化學催化等方面具有良好發展潛力。
手性納米結構性能優點突出,因此國內外高校、科研機構對其研究不斷深入。在我國,近年來手性納米結構研究成果不斷增多,2020年僅一年即有多項成果問世。例如,山東大學團隊在自組裝手性納米結構和光學活性功能拓展上取得進展;蘭州大學科研人員與國內外多所大學合作制備了多級復雜結構并具有強烈手性發光的手性粒子;上海交通大學團隊與美國密歇根大學合作人工制備了高度復雜納米結構的手性粒子;華東理工大學團隊首次構筑手性環狀納米多級結構,等等。
我國政府對手性納米結構的發展也極為重視。“十四五”國家重點研發計劃“納米前沿”重點專項中提出,發展新型刺激響應性手性納米結構體系,研究手性納米材料對多重刺激的響應調控、規律與機制。研究定向合成技術,實現手性納米結構的獨特光化學作用和光力學效應,發展分子構象和功能光調控的新方法。新思界
行業分析人士表示,在國家政策推動、高校研究力度加大背景下,我國手性納米結構研究成果將繼續增多,未來產業化轉化將是行業發展重點。