实现磁场作用下手性物质量子态的宏观调控对于磁冷却材料研究、信息存储、不对称催化、手性分离等至关重要。其中，有效监测手性物质在磁场作用下由于电子不平衡状态而产生的微小信号是加深对手性磁效应理解和开展相关应用研究的基础。
目前，手性磁效应的研究，一方面证明了手性费米子在凝聚态物理中的存在，这为拓扑狄拉克或外尔半金属的高速手性电子传输在集成电子设备中的应用提供了可能。另一方面，基于手性诱导的自旋选择 (CISS)，在磁场作用下有效观察到了手性自旋电流，并实现了基于手性自旋电流的高效对映体识别。此外，磁光圆二色性 (MCD) 光谱也为手性磁效应的研究提供了帮助，成功揭示了磁场调制的自旋极化反转和局域磁场操纵的自旋极化。尽管目前已经有很多关于手性磁效应研究的报道，但电子的微观微小信号差异难以辨别和对先进仪器的强烈依赖仍然是相关研究当前面临的主要困难。
近日，本技术创新中心在ACS Nano上发表了手性磁纳米膜磁场可调的离子电流用于对映体区分的研究。通过将手性酒石酸分子修饰的Fe3O4纳米颗粒在液—液界面处自组装，成功制备获得了具有手性和磁效应的纳米膜体系。将手性磁纳米膜作为纳米通道，研究发现，当在手性磁纳米膜一侧施加磁场作用时，可以驱动手性磁纳米膜通道内的离子运输产生离子电流。其中L-和D-型的手性Fe3O4纳米膜的磁响应离子电流存在明显差异，离子电流强度差达7.91倍。
图1. 磁场驱动手性磁纳米膜通道内离子传输的示意图。
在手性磁纳米膜组成的离子通道一侧施加磁场，对于不同构型的手性纳米膜，呈现不同的离子电流响应信号强度。且不同构型的手性纳米膜表现出对磁场极性、位置及磁场强度明显的响应性和手性构型偏好性。这种基于离子传输的手性磁响应信号差异一方面受纳米膜本身的手性信号强度和磁性强度影响，另外一方面与外部施加磁场的磁场强度和极性密切相关，这被认为是磁场作用于不同构型的手性纳米材料导致手性—铁磁界面电子分布不同，从而导致纳米膜两侧形成驱动离子电流的电位差差异。不同构型的手性纳米膜明显的磁电流响应差异带来了对映体区分的突破，基于磁场作用下的手性磁纳米膜的离子电流，实现手性药物对映异构体的区分和高灵敏度定量检测，为深入理解手性磁效应和有效的对映体识别提供了理论基础。
图2. 不同磁场条件和电解质环境对手性磁纳米膜磁响应离子电流的影响。
通过调制手性磁纳米膜的电跃迁偶极子和磁跃迁偶极子，结合纳米通道的限域离子传输特性，L-纳米膜在磁场驱动下产生的离子电流约为D-纳米膜离子电流的 7.91 倍。不同构型手性纳米膜离子电流差异的明显放大归因于手性磁效应作用下铁磁—有机界面处电荷重新分布而使得纳米膜之间存在显着的电位差。该策略一方面可以有效表征磁场诱导的手性物质中的电子微失衡状态，另一方面实现手性药物对映异构体的区分和高灵敏度定量检测，为深入理解手性磁效应和为高灵敏对映体识别技术的开发提供理论依据。
相关论文发表在ACS Nano上，江南大学博士研究生蔡佳蓉为文章的第一作者， 徐丽广教授为通讯作者
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03778
