氧化石墨烯-腐殖酸（GO-HA）复合三明治纳米结构的手性研究

　　近年来手性纳米结构在纳米技术、化学、生物化学、药理学和医学展现了广泛的应用前景。纳米材料表面的活性位点可以增强手性分子和纳米材料之间的氢键、疏水作用、静电相互作用以及偶极-偶极作用等非共价键相互作用，从而将手性性质从纳米结构传递到宏观结构。氧化石墨烯及氧化石墨烯基材料的手性在化学、生物学、药学及医学上都有潜在应用，可通过调控GO表面形貌及其自组装过程，获得手性的纳米结构。 

　　本研究发现GO与HA可以通过HA分子在GO上的包覆和插入形成三明治型的复合物，GO-HA复合物形成长程有序的扭曲纳米结构，具有手性增强效应。HA包裹在GO表面或者插入到GO片层之间，形成的“三明治”夹心结构有助于GO形成更多的波纹褶皱结构，因而导致GO构象的进一步扭曲。 

　　利用同步辐射光电子能谱技术对GO和GO-HA三明治复合物O/C原子比及化学态进行了研究，发现与GO相比，复合物中C的官能团C−OH, C−O−C, 和O−C=O 分别增加了22.6%, 12.8%, 和 5.7%，证明了复合物的形成及具有很好的水溶性。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）4B8-真空紫外实验站研究了GO-HA三明治复合物的手性性质。随着HA质量配比的增大，pH升高，CD信号显著增强。变温圆二色谱表明，GO-HA 经5-45-5 °C循环后，手性信号强度几乎保持不变，是一个接近可逆的过程（图1）。 

　　图1 同步辐射CD研究GO-HA复合物的圆二色性 

　　利用BSRF 1W2A-SAXS实验站小角散射技术对复合物的结构进行进一步研究，结果表明GO-HA在水溶液中自组装形成了长程有序的层列相结构，其平均长周期分别为162.9 nm（GO/HA, 1:1）和164.6 nm (GO/HA, 1:2) （图2）。GO-HA自组装为具有一定程度扭曲的长程有序结构，使GO的C=C键处于相对稳定的高度不对称环境，从而显示出较强的手性信号。 

　　图2 GO和GO-HA的小角散射图 

　　实验数据结合分子动力学模拟结果表明，维持GO-HA复合物自组装超结构及其手性稳定的主要作用力为静电斥力和π-π相互作用，另外GO与HA之间的氢键、溶剂化作用也增强了GO-HA片层的皱褶，引起层间和微区间的扭曲变形，使C=C双键形成扭曲结构，增强了GO-HA自组装结构的手性。 

该结果发表在J. Phys. Chem. C 2016, 120, 25789-25795。评审人认为本研究得到的手性结果显著并对手性的应用具有重要的意义。

　　发表文章： 

　　Xiaoyan Zhou, Bing Wang, Tu Lan, Hanqing Chen, Hailong Wang, Ye Tao, Zhihong Li, Kurash Ibrahim, Dongqi Wang and Weiyue Feng. Chirality of Graphene Oxide-Humic Acid Sandwich Complex Induced by Twisted and Long-Range Ordered Nanostructure, Journal of Physical Chemistry C, 2016, 120, 25789-25795.