近日，固體表面物理化學國家重點實驗室孔祥建教授與龍臘生教授課題組在手性稀土-過渡金屬團簇的磁光效應研究中取得重要進展，相關研究成果以“Strong NIR-II Magneto-Optical Activity of a Chiral Sm15Cu54 Cage”為題在線發(fā)表于《美國化學會志》 (J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c07346)。
手性材料的磁光效應在物理、化學和生物學等領域具有重要的應用潛力。目前，對手性材料磁光效應的研究大多集中于手性無機納米材料的紫外-可見光范圍，對近紅外（NIR）磁光效應的探索仍然有限。
孔祥建教授與龍臘生教授課題組基于前期在手性稀土-過渡金屬團簇磁光效應的研究基礎（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 16389；J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 22176；J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8837），設計合成了三對R/S-Ln15Cu54（Ln = Sm，Gd，和Dy）手性稀土-過渡金屬團簇。結構分析表明，R/S-Ln15Cu54是目前報道的最大稀土-銅團簇，具有C3對稱性的籠狀分子結構。磁圓二色（Magnetic Circular Dichroism，MCD）光譜在NIR-II區(qū)表現(xiàn)出基于f–f躍遷的強磁光響應。其中，R/S-Sm15Cu54的MCD效應的g-factor在1300-1450 nm達到5.5×10-3 T-1。這種強NIR-II磁光活性歸因于強磁偶極允許的f–f躍遷和結構的螺旋手性。
這項工作不僅展示了迄今最大的Ln-Cu團簇，而且證明了磁偶極允許的躍遷對磁光活性的關鍵作用。該工作在孔祥建教授、龍臘生教授和鄭蘭蓀院士的共同指導下完成。博士生陳佳楠為第一作者，碩士畢業(yè)生黃凱欣、博士生程佩明、戚明強和徐寒參與了部分表征工作，同濟大學段瑛瀅副教授和陳佳燁博士生測試了變場MCD光譜，該工作得到國家自然科學基金項目（92161104、92161203、92361301）的資助。
