[发明专利]通过表面修饰有效提高铜表面对丝氨酸分离能力的方法

说明书

本发明公开了一种能够有效提高金属表面对丝氨酸异构体区分能力的方法，步骤包括：从铜体相中得到纯净的Cu(531)表面；利用DFT计算方法对其结构进行优化得到其晶格常数；构建出手性分子丝氨酸，并对其进行结构优化；再将优化好的丝氨酸异构体分别放在优化好的Cu(531)面的多种不同位置上，分别对其结构进行优化；检查优化好的结果，找出能够稳定存在的结构；对左右手性的丝氨酸(L和D)在Cu(531)的吸附能做差ΔE，从而得到左右手性的丝氨酸在吸附能上的差别，差别越大其分离能力越好。本发明使用新颖而又精确的DFT计算方法，结合实验数据，通过对Cu(531)进行掺Ni的表面修饰使得双金属表面对丝氨酸异构体的区分能力比之纯的铜表面提高了36％。

技术领域

本发明涉及手性氨基酸吸附在金属基领域，特别是涉及增强丝氨酸在表面修饰的铜表面的分离能力设计方法。

背景技术

丝氨酸(serine)是一种有助于维持免疫系统的氨基酸，也是制药行业中一种重要的手性有机分子，所谓手性分子是指化学中结构镜像对称但又不完全重合的分子，它们分为左手和右手对映体，左、右旋光异构体在气相中有着相似的物理和化学性质并且左、右旋手性分子能量几乎相同很难区分。但是丝氨酸的一种对映体对治疗有益，而另外一种有害，因此，正确分离丝氨酸的对映异构体是极为重要。

在手性分子与金属基底相互作用自组装生长的过程中，左、右旋对映异构体具有完全不同的生长方向，因此会实现自发分离。自组装指在无外部直接的干涉下，由分子在基底上利用自然的引力和斥力而形成大量、有序的形状或者结构的自发过程。自组装系统通常由氨基酸手性分子(如:丙氨酸，脯氨酸，苯基甘氨酸，半胱氨酸和酒石酸)在金属基底(如:铜、银、金和镍的低指数表面)上通过气相沉积方法获得。有机分子通过自组装可以在基底上形成很多不同的结构，由于丝氨酸特殊的结构特点，并不是所有的金属界面都适合作为基底，实验观测到在室温下丝氨酸在某些金属表面会发生脱氢反应，而这种脱氢反应在丝氨酸对映异构体的分离过程中必须避免。采用第一性原理模拟的方法，研究界面对丝氨酸单分子层的结构、稳定性和生长的方向性作用的研究。只有对丝氨酸在金属表面的吸附结构和吸附机制有了清晰的认识与了解之后，才有可能最终实现有效地分离控制。

文献J.Am.Chem.Soc.2012,134,9615-9621.讲述了丝氨酸吸附在Cu(531)表面上的理论和实验的研究方法，其结果发现了Cu(531)表面具有较好的好的区分丝氨酸的能力；文献Topics in Catalysis,2011,54,1414-1428.讲述了丝氨酸在掺杂了Au的Cu(531)表面设计方法，但是并没有发现比之纯铜更好的区分能力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供增强丝氨酸在表面修饰的铜表面的分离能力设计方法，能够解决金属基底分离区分手性氨基酸能力不足的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

增强丝氨酸在表面修饰的铜表面的分离能力设计方法，至少包括以下步骤：

(1)从铜体相中得到纯净的的Cu(531)表面，对其结构进行优化，以和为基矢，做出单胞；

(2)构建出左右手性的丝氨酸分子，对其结构进行优化，得到其总能；

(3)再将优化后的左右手性的丝氨酸分子吸附在优化后的Cu(531)面(110)和(311)微面位置上，再分别对其结构进行优化；

(4)检查其结果，并且分别找出左右手性的丝氨酸能够稳定存在的结构；

(5)分别计算左右手性的丝氨酸的吸附能吸附能，确定其吸附能的差值(ΔE)。