综述：具有多尺度手性的分级自组装半导体及多糖纳米晶体

这篇综述系统阐述了半导体（如Cu2S、CdTe）和多糖（如纤维素CNCs、甲壳素ChNCs）纳米晶体通过分级自组装形成的多尺度手性结构，揭示了其在圆二色性（CD）、光学活性及结构色调控方面的独特机制，为光电设备、光学传感器和仿生材料开发提供了新思路。

　　

1 Introduction

手性是指物体与其镜像不可重叠的几何特性，类似于左右手关系。在纳米材料中引入手性可赋予独特的圆二色性（CD）、光反射差异和电子自旋选择性等性质。通过模板法、手性封端剂（如半胱氨酸Cys）或圆偏振光合成等策略，可构建从原子级（0.1 nm）到微米级（10 μm）的多尺度手性结构。这类分级组装材料在光学和电子器件中展现出巨大潜力。

2 Hierarchically chiral semiconducting materials

半导体纳米晶体如Cys-Cu₂S可通过时间依赖的自组装形成纳米叶（NLs）和纳米花（NFs）等分级结构。CD光谱显示，随着组装从纳米颗粒（NPs）向微米结构演化，213 nm和365 nm处的信号逐渐增强，证实了手性从分子尺度到微米尺度的传递。CdTe NPs则通过面-面相互作用形成Boerdijk–Coxeter–Bernal螺旋，其螺距可通过水/甲醇比例调控（539–940 nm），并表现出100%对映选择性。

金基半导体纳米粒子（Au-L-Cys）更展现出跨尺度的手性反转现象：纳米级右旋纳米带在介观尺度组装为左旋放射状结构，其结构复杂度指数（CI）高达87，远超天然生物矿物。这种分级手性导致紫外-红外区CD信号显著增强，并为手性催化提供了新平台。

3 Hierarchically chiral polysaccharide materials

纤维素纳米晶体（CNCs）和甲壳素纳米晶体（ChNCs）通过自组装形成胆甾相液晶，其螺距（P）决定结构色（λ=nP）。研究显示：

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  快速蒸发的CNC薄膜呈红色（P较大），慢速蒸发则呈蓝色（P较小），通过梯度蒸发可实现单薄膜内的光学渐变。

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  甲壳素因双折射率较低，需碱处理将螺距缩短至360 nm才能产生可见结构色，反射强度提升超100倍。

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  乳液法制备的CNC微球可通过"屈曲现象"动态调控颜色，而离子液体渗透的CNC薄膜可制成实时响应弯曲的机械变色皮肤传感器。

4 Concluding remarks

分级手性材料的核心优势在于跨尺度的手性协同效应：半导体纳米晶体通过配体介导的组装实现光学活性精准调控，而多糖纳米晶体的螺距工程为结构色应用开辟了新途径。未来研究可拓展至金属有机框架（MOFs）和钙钛矿等材料体系，进一步揭示多尺度手性在光电转换和生物传感中的深层机制。