发布日期:4/19/2022
为帮助学校师生了解更加丰富的学术界前沿资讯,获得更多与专家学者近距离交流的机会,广东以色列理工学院推出“Guangdong-Technion科技领军人物系列讲座”,为师生带来精彩的学术盛宴。
近日,来自以色列魏兹曼科学研究所的欧洲科学院院士Ron Naaman教授为广以师生带来了两场讲座,分别从科普和学术的视角分享他在手性材料领域的最新研究成果。

“手性”指一个物体不能与其镜像相重合的特性,如同双手,左手与互成镜像的右手不重合。“为什么人类对生命的起源如此好奇呢?因为只有当人类真正知道生命形成时存在的制约因素后,才有可能发现更多未知生命,甚至创造生命。而根据研究,构成生物体的分子大多为手性分子,因此可以毫不夸张的说,任何形式的生命都与手性紧密相关。”Ron Naaman教授如是说。

为了进一步说明手性分子的特点,Ron Naaman教授介绍了一项由以色列和德国研究所共同完成的重要研究,研究发现体积远远超出微观层面且通常在常温下运作的DNA,竟然有着分辨基本粒子的量子自旋状态的能力。“当电子通过手性分子传输时,一个自旋优先于另一个自旋。优选的自旋取决于分子的偏手性,也就是说,对于一种对映异构体,优选的自旋极化平行于电子动量;而对于相反的对映异构体,它是与电子动量相反平行的。这种效应被称为手性诱导的自旋选择性效应,它很好地解释了为什么在生命漫长的进化中,手性被如此持久地保留了下来。”

为什么手性对于生命如此重要呢?基于手性的特殊性质,Ron Naaman教授得出了结论:“分子具有手性后允许远距离电子转移,增强了生物相互作用,能更好地控制多电子氧化还原反应,能使呼吸更加高效。”

生物分子中手性的“传统智慧”是指手性作为一种结构积蓄,将化学功能置于确定的位置和方向,以实现生物相关功能。讲座中,Naaman教授重点介绍了其团队研究的与手性相关的四大方向:室温下通过手性分子的自旋依赖性电子传导、温度相关磁阻研究、使用磁性基板的对映体分离、通过蛋白质的自旋依赖性电子转移。其中手性分子中的电荷极化伴随着自旋极化这一发现被认为为研究手性分子之间,以及手性分子与磁性表面之间的自旋依赖性提供了新的思路。


“当开尔文勋爵在十九世纪首次提出了‘手性’的概念后,就注定科学史上的又一块璞玉被人类发现,这块玉难以掩映的光芒在巴斯德完成化学史上最美的实验——酒石酸盐旋光异构体分离实验的那一刻熠熠生辉,吸引着无数科学家心驰神往,现在与CISS效应有关的对映特异性相互作用、对映体分离、控制多电子反应、自旋选择化学、自旋电子学应用等领域仍值得感兴趣的各位去细细研究。斯玉若彩虹,遇上方知有。”


广以材料科学与工程系助理教授谢作提曾加入Ron Naaman教授的研究组,他表示,“Naaman教授的两场讲座很全面地介绍了手性,他毫无保留地分享了自己最有价值的研究成果,相信能给同学们带来不小的启发。”

文:刘华一、GTIIT传媒与公共事务部
图:严润东、GTIIT传媒与公共事务部
