作為連接有機小分子與碳納米材料的重要橋梁，分子納米碳因其精確的結構和優異的光電性質而備受關注。通過自下而上的有機合成策略，科研人員能夠在分子尺度上精確調控其結構，這不僅拓展了分子納米碳骨架的多樣性，也為深入探索光物理性質的理論機制提供了理想平臺。

近日，中國科學院理化技術研究所超分子光化學研究中心叢歡研究員課題組與華東師范大學、北京大學的科研團隊合作，發展了大環軸向共價鍵連的合成策略，成功制備了兩種同分異構的管狀全苯納米碳（Tubular All-Benzene Nanocarbon，TANC），并首次揭示了其激發態手性動力學演變的機制。

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圖1.具有激發態手性演變特性的管狀全苯納米碳

科研人員從定點官能化的環對苯撐出發，通過軸向官能團轉化和苯-苯鍵的共價連接，分別合成了手性-TANC和內消旋-TANC兩種異構體。其中，手性-TANC可視為缺陷石墨烯片段的卷曲對應體，在光激發下可通過橋聯苯單元的折疊/解旋實現構象動態運動，從而產生螺旋手性的動態演化。而內消旋-TANC在結構上對應于缺陷聯苯網絡的卷曲片段，其晶體結構顯示橋聯苯單元存在顯著的扭曲應變，增強了分子整體構象的剛性。

圖2.管狀全苯納米碳的結構設計與合成

為揭示手性-TANC的激發態動力學與圓偏振發光機制，科研人員利用飛秒瞬態吸收光譜（TA）和時間分辨圓偏振發光光譜（TRCPL）對其光物理性質進行了監測。研究表明，手性-TANC在光激發后8皮秒內發生了超快構象運動，理論計算與實驗觀測的TRCPL動力學信號衰減高度一致，證實了手性-TANC激發態下橋聯苯單元快速解旋導致的手性演變過程，從而首次建立了光誘導“扭曲-折疊”構象演變與激發態手性動力學之間的直接關聯。

圖3.管狀全苯納米碳的激發態弛豫機制

本工作不僅為設計具有手性光學性質的分子納米碳材料提供了理論依據，也為納米尺度下的分子手性調控開辟了新思路。研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃和理化所所長基金的支持。相關工作發表在Angewandte Chemie International Edition上，并被選為VIP文章。共同第一作者是理化所博士生李高磊、華東師范大學副研究員王雪力和理化所副研究員毛亮亮，通訊作者是理化所叢歡研究員和華東師范大學陳縉泉教授。華東師范大學楊海波教授和史學亮教授、北京大學李紅衛高級工程師在結構表征方面提供了重要支持，研究工作得到了理化所吳驪珠院士與佟振合院士的悉心指導。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202518587