近日，《美国化学会志》（JACS）发表了物理科学与技术学院丁涛课题组与高等研究院陈世贵、王璐课题组在超分子等离激元交叉前沿领域的合作研究成果（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, doi: 10.1021/jacs.4c07322）。物理科学技术学院2024级博士生李雅文，2021级博士生张弛，高等研究院的2022级硕士生林思祎为论文的共同第一作者，物理科学与技术学院丁涛教授和高等研究院王璐老师为共同通讯作者。

等离激元纳米结构可以增强共振波长下光与物质相互作用，通过电磁场增强和手性传递机制实现手性分子信号的光学放大。但是由于非局域和量子隧穿效应的影响，分子手性光学信号的增强存在极限，如何实现量子隧穿区间的手性光学放大是实现单个手性分子检测的关键。

丁涛课题组在前期研究基础上开创了基于寡聚酰胺折叠体超分子量子等离激元体系(Sci. Adv. 2022, 8, eabj9752)，发现了量子隧穿效应对分子手性具有额外的光学手性放大作用，并在单个手性分子层面实现了手性光学信号的传感与探测(Nat. Commun. 2024, 15, 2)。但是这类折叠体分子较为特殊，其空腔较小，对于其它手性分子的光学探测不具有普适性。为此，他们与高等研究院陈世贵、王璐课题组合作，利用柱芳烃（P5SA）的刚性结构以及合适的空腔大小（Angew. Chem. 2023, 135, e202216987），构建了金颗粒在金膜上（NPoM）的超分子等离激元复合结构。他们发现这种超分子空腔在等离激元纳腔中的结构一方面能够有效地通过主客体作用实现空腔电导率的调制，从而实现等离激元的光电调控；另一方面柱芳烃也可以控制客体分子的偶极方向实现分子手性的传递与放大，有望在单分子层面检测不同种类的手性客体分子。由于该超分子体系对纳米空腔电导率的调节作用，光激发下的等离激元热电子转移使得客体分子的手性得到传递和放大，不对称因子可高达0.5，这些优异的手性传感和调控性能为先进手性光学器件的开发打下了重要基础。

相关研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费和武汉科技厅资助。武汉大学科研公共服务条件平台为相关研究提供支撑服务。

论文信息

Authors: Yawen Li^†, Siyi Lin^†, Chi Zhang^†, Yi Chen, Siyuan Zhou, Lu Wang*, Shigui Chen, Tao Ding*

Title: Charge Transfer Plasmons Enabled by Supramolecular Plug: From Optoelectronic Switching to Enhanced Chiral Sensing

J. Am. Chem. Soc., 2024, 146, doi: 10.1021/jacs.4c07322

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07322