[發明專利]一種通過施加應變來調控半胱氨酸分子分離能力的方法

有效

• 申請號: 201810918758.1
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109261126B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 劉偉;李猛;李爽;楊沙;蘇桂榮
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/29;B01J20/30
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種通過施加應變來調控半胱氨酸分子分離能力的方法，步驟包括：首先在Au晶胞中切出(532)表面，按照鏡面對稱原則構建左、右手性半胱氨酸分子，分別進行優化；在將優化后的半胱氨酸對映異構體分別吸附在優化后的Au(532)面，對總體系再進行結構優化，分別算出各體系的總能及確定最穩定的吸附構型；最后對Au(532)表面沿橫向及縱向統一施加應變并優化結構，將左、右手性半胱氨酸分子吸附在施加應變后的基底上再進行結構優化并算出其總能；對不同應變條件下左、右手性半胱氨酸分子吸附體系的總能做差得到相應的ΔE。本發明通過對Au(532)表面施加應變來調控半胱氨酸異構體分離能力，當施加2％的拉應變時分離能力比純金表面提高了33％。

技術領域

本發明涉及金屬表面吸附有機分子領域，特別是涉及一種通過施加應變來調控半胱氨酸分子分離能力的方法。

背景技術

手性廣泛存在于自然界中，是生命過程的基本特征。手性分子的兩種異構體通常顯示截然不同的生物活性，其中左手性分子對人體有利，右手性對人體有害。這是因為人是由左旋氨基酸組成的生命體，它不能很好地代謝右旋分子，所以食用含有右旋分子的藥物就會成為負擔，甚至造成對生命體的損害。L型半胱氨酸(L-cysteine)常用于皮膚損傷、肝損傷的治療，但是D型半胱氨酸(D-cysteine)卻會對細胞活動產生干擾從而損害健康。因此尋找合適的方式來提高分離半胱氨酸異構體能力顯得尤為重要，也大大有利于手性藥物的發展。

手性分子因為具有相似的物理和化學性能因而很難分離，近年來有許多實驗和理論研究發現利用金屬臺階表面的不對稱性來分離手性分子是一種不錯的方式。手性表面的扭結原子可以破壞手性分子的對稱性，從而使得其在表面上的穩定性不同，然后利用其脫吸附順序不同來達到手性分離的目的。但是各種手性分子的結構不一樣，且不同種金屬及不同表面對手性分子的分離作用不同，即目前還沒有找到特別合適的襯底來分離半胱氨酸異構體。而且對其在金屬表面的吸附機制還需進一步的了解和探究。

之前T.Greber等人通過實驗發現左右手性半胱氨酸分子在Au(17 11 9)表面的生長方向不同，而且通過理論計算得出左右手性分子在該表面的吸附能不同，但是差異有限，即該表面對半胱氨酸異構體的分離能力有限。目前業內常用的提高分離能力的方法是在臺階處進行原子摻雜，但是該方法目前來說操作比較困難因而使用受到限制。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種通過施加應變來調控半胱氨酸分子分離能力的方法，以解決傳統純金屬基底分離手性氨基酸能力不足的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種通過施加應變來調控半胱氨酸分子分離能力的方法，至少包括以下步驟：

(1)從Au晶胞中切出Au(532)表面，按照鏡面對稱原則構建半胱氨酸對映異構體分子，對這些結構分別進行結構優化；

(2)將優化后的半胱氨酸對映異構體分子分別吸附在優化后的Au(532)面的不同位置，分別對其進行結構優化并計算總能。根據能量最低原則，確定半胱氨酸異構體在Au(532)面上的最穩定吸附構型。對半胱氨酸異構體最穩構型的總能做差得到ΔE，記為ΔE₀；

(3)對步驟(1)得到的優化后的Au(532)面分別施加-2％和-1％的壓應變及+1％和+2％的拉應變并對其進行結構優化，將優化后的左、右手性半胱氨酸分子分別吸附在這些優化后的各應變基底上再進行結構優化并算出相應的總能，將不同應變條件下左、右手性半胱氨酸分子吸附體系總能做差，分別得到ΔE_-2、ΔE_-1、ΔE₊₁和ΔE₊₂；

(4)比較步驟(3)和步驟(4)所述吸附能差值，得到ΔE₊₂＞ΔE₊₁＞ΔE₀＞ΔE_-1＞ΔE_-2。