在自然界中，大到宇宙中的银河系，小到微观尺度的分子、粒子体系，手性都广泛存在并扮演着极其重要的角色。例如在生物系统中，构成生命体的有机分子绝大多数都是手性分子并且几乎都是以某一种单一手性构型存在。这种手性均一性对维持蛋白质和核酸等生物大分子的二级甚至多级结构的稳定和其相应的生物学功能的正常发挥起着至关重要的作用。基于“自下而上”的超分子自组装方式可以构筑新的结构并产生新的功能，为研究不同尺度上的手性传递、放大提供了良好的研究平台。
在生物体这个巨大的“超分子组装体”中，信息交互都是多通道的，不仅通过手性信息通道，而且也会通过离子、电子、光等能量通道。这些多通道信息的集成和协同的表达对生命体完成一系列复杂的生理活动起着至关重要的作用。因此在人工的自组装体系中，将多种信息通道集成在一起研究也可能产生一些新的功能。
近年来，我们课题组一直围绕着超分子组装体系中手性信息的转移传递、激发态能量的转移转换以及手性与能量的协同作用方面开展了一系列研究。在2017年，课题组首次将手性和圆偏振发光能量集成在自组装的纳米螺旋纤维中，并实现了超分子手性和基于共振能量转移机制的能量转移放大的圆偏振发光（Nat. Commun., 2017, 8,15727）。随后在2018年，课题组又报道了在超分子组装体中实现了手性和三重态能量的反向传递，并以此成功构筑了具有双重的上转换和下转换圆偏振发光特性的手性材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 130, 9501-9505）。然而，手性如何进一步去影响和调控激发三重态能量转移却少有报道。
图1.超分子组装体系中的对映体选择性上转换发光。
近日，杨东博士首次实现了基于手性超分子作用控制三重态能量在给体和受体之间的选择性转移（J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 13259-13265）。在本研究中，用到了一对含有手性谷氨酰胺衍生物的对映体凝胶因子作为三重态能量的受体（RA和SA），该类凝胶因子可以单独自组装形成手性螺旋纳米纤维结构，并且表现出超分子手性和圆偏振发光特性。通过在金属卟啉分子上共价连接L-型手性谷氨酰胺衍生物，可以得到手性的三重态能量给体（RD）。
研究发现，在非组装态下，RA/RD和 SA/RD给/受体组合表现出相同的上转换发光能力。在甲苯溶剂中，RA/RD和 SA/RD都可以形成稳定的超分子凝胶组装体，但表现出完全不同的上转换发光能力。具体而言，同手性的RA/RD表现出比异手性的SA/RD更强的上转换发光强度。在固定的手性受体浓度下，随着手性给体含量的进一步增加，这种上转换发光的差异变得越来越大，最终SA/RD的上转换发光完全消失，从而实现了具有极高水平的手性选择性上转换发光。进一步的机理研究表明，在同手性的RA/RD组装体中，手性给体RD主要以单体态的形式和RA共组装从而有效避免了给体的自聚集；而在异手性的SA/RD组装体中，手性给体RD主要以J型聚集体形式和SA分子形成自分类的组装体。在基于三重态-三重态湮灭机制的光子上转换过程中，给体的自聚集会严重的抑制三重态能量向受体的有效转移，从而大大降低上转换发光的效率。这也解释了同手性的RA/RD表现出比异手性的SA/RD更强的上转换发光强度。本研究清晰阐明了在超分子层次上手性作用力对控制能量信息传递的重要作用，为设计新型的手性发光材料提供有价值的信息和新的见解。
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