近日，南京理工大学的吉庆敏教授和刘伟教授等人突破QCM传统手性检测模式，直接利用电极金属的手性表面实现了对映异构体的高效识别（图1）。值得注意的是，该团队在前期工作中利用范德华力修正的密度泛函理论（DFT+vdW）方法，探索了金属台阶表面与对映异构体的界面耦合作用，理论预测了低成本高分离率的手性拆分剂 [J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8167.]。

在本工作中，该团队利用背向散射电子衍射技术（EBSD）确定了在QCM电极的金镀层上存在约35%的手性面。在QCM 0.62 ng/Hz的高精度传感下，作者测试了各种液相条件下诸多氨基酸（丝氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸）对映体的吸附特性，实验结果表明，具有手性面的金表面对氨基酸分子具有显著的对映选择性。根据实时吸附行为的频率变化，作者发现该金表面明显倾向于选择D-型氨基酸（图2）。通过吸附模型分析也显示D-氨基酸的吸附强度要高于L-氨基酸，且不同氨基酸与金表面交互作用时差异显著。具体而言，吸附强度顺序为半胱氨酸>苯丙氨酸>丝氨酸，而对映选择性顺序为苯丙氨酸>丝氨酸>半胱氨酸。以表面含量最多的手性面Au(324)和非手性面Au(223)为分析对象，通过密度泛函理论计算表明氨基酸在金属手性面上发生经典的三点接触 (一个N和两个O与Au原子形成化学键)，并因构型不同而导致不同的构象应力和热稳定性差异（图3）。这些差异在非手性面上是无法实现的。该状态下的吸附测试，由于是直接利用金属表面，更便于实施脱吸附处理，以进行反复利用，并可实现重复的吸附选择效果。