日本千叶大学矢外志贵教授领导的研究团队近日在《自然纳米技术》期刊发表重要研究成果，揭示了光响应分子自组装过程中残留聚集体的关键调控作用。该研究通过精确调控光照条件，实现了分子手性结构的可控转换，为新型功能材料的设计提供了重要参考。

分子自组装是材料科学中的重要研究方向，指分子通过非共价相互作用自发形成有序结构的过程。研究团队以手性偶氮苯分子为模型，发现溶液中微量残留聚集体能显著影响最终组装结构。矢外志贵教授表示："自组装是一个动态平衡过程，微小的条件变化可能导致完全不同的组装结果。"实验表明，原本倾向于形成左手螺旋的分子在特定光照条件下可转变为右手螺旋结构。

通过系统的光谱分析和分子动力学模拟，研究人员深入解析了这一现象的调控机制。弱紫外线照射可使螺旋结构解离为单体分子，而可见光照射则能诱导其重新组装。值得注意的是，残留的聚集体可作为成核位点，促进形成相反手性的亚稳态结构。矢外志贵解释道："这种'二次成核'现象很好地解释了为何在某些条件下更容易形成右手性聚集体。"

研究还发现，光照强度对组装过程具有精细调控作用。强可见光可加速组装过程并减弱残留聚集体的影响，而弱光则会放大其调控效应。通过优化紫外光和可见光的照射条件，团队成功实现了左右手螺旋结构的可逆转换。此外，两种手性结构表现出截然不同的电子自旋极化特性，这一发现为自旋电子学器件的开发提供了新的可能性。

该研究不仅深化了对分子自组装动态过程的理解，还建立了基于光调控的精确组装新方法。这些发现为设计具有特定功能的智能材料提供了重要理论基础，未来有望应用于光电材料、生物传感器和分子器件等领域。研究人员表示，下一步将探索该技术在更复杂分子体系中的应用潜力。

更多信息： 通过光增强二次成核实现超分子手性反转，《自然纳米技术》(2025)。期刊信息： 《自然纳米技术》