01【研究背景】
表面手性由于其诱人的科学意义和许多潜在的应用，如手性传感器、圆偏振光发射、对映体选择性分离、结晶和催化等，是一个日益受到关注的领域。除了众所周知的手性分子外，非手性分子也会产生表面手性，因为某些吸收构象会诱导手性。
组织手性是一种研究较少的表面手性，它仅来自于表面分子的排列。因此，手性和非手性分子都被用来形成有组织的手性结构。目前生产有组织的手性主要依靠自组装，从小的、简单的有机分子到大的芳香分子。由此产生的手性结构仅限于由分子间和分子表面相互作用驱动的手性结构。
为了突破这一限制，并最终实现组织手性，作者转向原子力显微镜（AFM）和表面化学相结合的方法。充分利用原子力显微镜在纳米光刻技术中的空间精确度来创造手性几何形状，实现不同的功能和复杂的手性设计。从简单的手性螺旋到手性纳米特征阵列，再到个体特征和整体布局都具有手性的层次手性结构，各种手性结构都以纳米级的精度被设计和制作出来。
除了纳米光刻，AFM还提供了强大的、高分辨率的表面分子组装读数。因此，在这项工作中，AFM被用来揭示产生的组织手性特征。作者提出的概念和方法为进行组织手性化学提供了一种新的通用的方法，具有通过设计来创建结构的固有优势。作者的研究结果打开了新的和有前景的应用，包括组织手性传感器、三维手性纳米打印、对映体分离和对映体多相催化等。
文章链接
https://pubs.acs.org/10.1021/jacs.1c10491
02【文章亮点】
1. 通过设计来实现纳米精度的组织手性，产物的尺寸、几何形状和组织手性是以确定的方式实现的。
2. 将原子力显微镜的纳米光刻技术与表面化学技术相结合，制作出具有纳米精度的各种手性结构，对设计具有高度再现性。
3. 从简单的螺旋和纳米特征阵列到复杂的分层手性结构有层次的进行设计和制备。
4. 提出的概念和方法为研究人员提供了一种新的、通用的方法来进行组织手性化学，通过这种策略设计手性结构具有很大的固有优势，研究结果为手性纳米材料开辟了新的应用前景。
03【图文速读】
图1. (A) 一对S和R螺旋的设计。(B) 设计后制备的手性材料的AFM图像(1.5 μm × 0.75 μm)。图像在0.02 mM C18乙醇溶液中获得，6.7 nN的力，扫描速度为3.76 μm/s。横向比例尺= 0.2 μm
图2. (A) 由参数定义的S螺旋。（B）包含S螺旋的AFM图像（3.0 μm × 3.0 μm）。AFM图像在含0.02 mM C18的乙醇溶液中，6.7 nN的力和7.52 μm/s的速度下获得。横向比例尺= 0.5 μm。（C）纳米接枝C18嵌入C8 SAM的示意图，揭示了烷硫醇的吸附构象。
图3.（A）具有R-手性的六叶扇的设计。（B）A中所示R-六叶扇生产后的AFM图（7 μm × 7 μm）。该图像在DMSO中获得，成像力为18 nN，速度为17.53 μm/s。比例尺= 1.0 μm。（C）示意图说明了分子吸附和末端功能跨越图案区域。
图4. (A) 扫描插入MA表面的手性灰度图像后拍摄的AFM图。(B) 同时采集的侧面图像。以22.54 μm/s的速度在DMSO中采集图像。比例尺= 1.0 μm。
图5. 使用图3中的方法生成的3 × 3手性结构阵列的AFM形貌图。每个手性结构都是具有R-手性的六叶扇。在DMSO中，成像力为18 nN，成像速度为17.52 μm/s条件下获得。比例尺= 1.0 μm。
图6. (A) RR层次螺旋的设计。(B) 按照A的设计制作的RR分级螺旋的1.4 μm × 10.1 μm偏转图像。该图像在DMSO中获得，成像力为51 nN，成像速度为37.56 μm/s。横向比例尺= 2.0 μm。
图7. 四张AFM偏转图像的分级手性螺旋产生的设计。4个实验均在DMSO中，成像力分别为51、13、47和23 nN，扫描速度分别为37.56、31.30、35.06和32.55 μm/s。所有横向标尺均为2.0 μm。
表1是手性的四种可能组合的手性层次螺旋综述。这些测量数据来自AFM的形貌和偏转图像。
04【结论与展望】
作者介绍了设计出具有纳米精度的组织手性结构的方法。目前生产组织手性的方法主要是基于分子的自组装。虽然功能强大，但手性结构和生产的组件的大小受到反应热力学的限制。利用AFM结合选择的表面反应，作者所提出的方法能够以纳米精度生产各种手性结构，从简单的手性螺旋到手性纳米特征阵列，再到分层手性结构。
产物尺寸、几何形状和组织手性对设计具有高度再现性。控制个体手性结构、它们在表面的位置以及这些组织手性结构的覆盖范围。选择性地产生单一手性形式的能力对于促进对映选择性表面反应是至关重要的。通过设计可以大大提高组织手性结构的产量，使其具有规模化的可行性。研究结果开辟了新的应用前景，包括组织手性传感器、对映体分离和对映体多相催化等。
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