利用石英晶体微天平研究金属表面的手性分离效应

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绝大多数药物都是具有手性的,然而不同手性的药物会对人体产生不同的生理效应,因此手性识别在药物的研究中有着重要意义。利用金属自身结构特性对手性对映体产生识别效应是一种新型、高效的手性识别方法,但大多停留在理论模拟阶段。本文研究QCM电极的金属表面直接对氨基酸分子进行手性识别,从理论和实际角度分析了该方法的可行性,主要包括以下四个方面:(1)首先介绍石英晶体的基本特性,通过机械振动方程解释了QCM表面负载物的质量与振荡频率之间的关系。利用EBSD技术对电极表面进行表征,研究了电极表面的晶面取向,结果表明电极最多手性面为(324)面,非手性面为(223)。(2)通过QCM电极金属表面在气相中对手性氨基酸分子进行吸附测试。利用分子束外延技术在电极表面沉积苯丙氨酸对映体,研究了在不同温度、气压、沉积时间下苯丙氨酸对映体在金电极表面的吸附量,结果表明相同时间内D-苯丙氨酸比L-苯丙氨酸更容易吸附在金电极表面。(3)通过QCM电极金属表面在液相中对手性氨基酸分子进行吸附测试。利用等温吸附模型发现D型氨基酸更容易与金表面产生相互作用。相比于Au表面,Cu表面具有更多的活性位点,更加适合氨基酸的吸附[1]。为了研究其他金属的识别能力,利用分子印迹法,首先在Au表面吸附一层手性对映体后磁控溅射Cu原子,结果表明存在D-半胱氨酸印迹的Cu表面对苯丙氨酸和丝氨酸的对映体识别能力加强。(4)通过密度泛函理论(DFT)对电极上最多的手性面(324)面及非手性面(223)面进行分析。研究不同氨基酸对映体在(324)面和(223)面上的最稳定吸附构型,并计算其吸附能差异,结果表明在(324)面上可以实现手性识别且对苯丙氨酸的识别效果最好,而在(223)面上无法实现手性识别。
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