在國家自然科學基金項目（批準號：21521001，21431006，51732011）的資助下，中國科學技術(shù)大學俞書宏教授研究團隊與國家納米科學中心唐智勇研究員、多倫多大學愛德華·薩金特（Edward Sargent）教授合作，利用局域磁場調(diào)控電偶極矩與磁偶極矩之間的相互作用，成功合成了一類新型手性無機納米材料。研究成果以“半導體納米棒的區(qū)域選擇性磁化（Regioselective magnetization in semiconducting nanorods）”為題，于2020年1月20日發(fā)表在 《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）雜志上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-019-0606-8。

手性材料在推動生物標記、手性分析和檢測、對映異構(gòu)體選擇性分離、偏振相關(guān)光子學和光電子學應(yīng)用等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。目前，傳統(tǒng)手性納米材料主要是通過引入手性配體或構(gòu)造螺旋結(jié)構(gòu)等利用電偶極矩調(diào)控的方式構(gòu)筑，然而這類手性材料在環(huán)境穩(wěn)定性和導電性方面存在局限性，從而限制其實際應(yīng)用。探索新的調(diào)控機制并構(gòu)筑新型手性納米功能材料是突破這一科學瓶頸的新途徑。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在一維納米結(jié)構(gòu)單元中定點選擇性復合磁性材料，在特定位置引入局域磁場，可以構(gòu)建磁光手性納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)。他們通過次序引入中間緩沖層改變材料間的界面能差異，實現(xiàn)了磁性材料在不同半導體特定位置的選擇性生長。本研究以常見的一維硫?qū)倩衔锇雽w納米棒為例，通過在納米棒的頂點處集成Ag2S/Au核殼結(jié)構(gòu)組分，催化Fe3O4磁性納米顆粒的定點生長，成功構(gòu)筑了ZnxCd1-xS-Ag2S/Au@Fe3O4(x=1,0.9,0.5,0.3,1)四元異質(zhì)納米棒。異質(zhì)納米棒的電偶極矩發(fā)生偏轉(zhuǎn)并與磁偶極矩產(chǎn)生非零相互作用，從而在不引入手性配體、螺旋結(jié)構(gòu)或手性晶格的前提下，展現(xiàn)出了手性光學活性。

該方法可應(yīng)用于制備多種半導體材料與磁性組分耦合的材料。同時，新型手性無機納米材料的成功開發(fā)使得在室溫下各向異性鐵磁性及自旋操控成為可能，從而有望為自旋電子學和量子計算技術(shù)提供新的材料平臺。

［信息來源］國家自然科學基金委員會.我國科學家成功合成新型手性無機納米材料 [EB/OL].(2020-3-24).http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab448/info77590.htm