活性超分子自组装在制备先进的结构复杂的功能性材料上发挥着至关重要的作用。可控地实现活性超分子自组装以及手性超分子自组装近年来一直是研究的热门，大多数研究仅涉及一个亚稳态和一个稳态结构。包含两个亚稳态及以上的可控超分子自组装一直是亟待突破的方向。同时，近年来交叉学科蓬勃发展，如何利用好化学的方法推动材料学和物理学的应用，为研究者提供了新的思路和挑战。

近日，香港大学支志明教授和万晴云博士在基于先前工作的基础上(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 130, 3143-3147; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 17189-17193; Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2021, 118, e2019265118)，设计了一系列具有不同阴离子的非手性和手性d10 Gold(I)卡宾双配位配合物，通过随时间和温度变化的紫外可见吸收光谱(UV/Vis)和圆二色光谱(CD)，以及密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)，证明其在结晶驱动(crystallization-driven)的超分子自组装过程中具有非手性和手性两种动力学亚稳态聚集态和一种非手性热力学稳态聚集态，并利用透射电子显微镜(TEM)表征其形貌。同时表征并研究了非手性自组装晶体的光波导性质和手性自组装晶体的非线性光学特性。

本文研究证明，受分子间弱相互作用π-π相互作用和配合物阳离子与阴离子静电相互作用的影响，非手性配合物1，2可以发生基于成核-生长机理(nucleation-elongation mechanism)的结晶驱动的动力学可控的超分子自组装，并具有以下性质：①论证了在自组装过程中，动力学亚稳态聚集态(Agg1)和热力学稳态聚集态(Agg2)分别具有与配合物1-ClO₄和1-PF₆的单晶结构相似的结构；②通过改变阴离子种类，可控地调节纳米粒子的生长速度和Agg2的形貌并具有良好的晶格结构；③通过在Agg2物种中添加亚稳态Agg1物种，实现可多次循环的纳米粒子生长并具有良好均一的大小。

作者在室温下通过手性配合物3的热力学稳态种子，诱导亚稳态聚集态非手性配合物1-ClO₄发生手性超分子自组装，实现了手性转移(chirality transfer)和手性膨胀(chirality amplification)，并详细地研究和论证了温度对这一过程中所涉及的手性亚稳态物种、非手性亚稳态物种和非手性稳态物种的化学平衡的影响，即可以通过先升温再降温的方法将手性物种重新转化为非手性物种。

最后，作者研究了非手性配合物1-PF₆自组装晶体的光波导特性和手性配合物4自组装晶体的非线性光学特性。得益于一维共轭的晶体结构、较好的分子晶体形貌，1-PF₆的微型自组装晶体拥有较低的光波导损失(0.036 dB μm^-1)和较高的各向异性比率(0.57)。基于非中心对称的晶体结构和较大的偶极矩变化，4的微型自组装晶体拥有显著的二次谐波发生(SHG)信号。

综上所述，作者通过系统全面的实验论证了一系列不同阴离子的d¹⁰ Gold(I)卡宾配合物的动力学可控的结晶驱动超分子自组装过程，制备了不同二维形貌和不同长度的纳米粒子。实现了可控的手性配合物种子诱导非手性配合物的手性超分子自组装。拓展研究了非手性自组装晶体的光波导性质和手性自组装晶体的非线性光学特性。该工作利用超分子自组装的化学方法，为制备微纳型光学材料和器件提供了可靠的新思路，为化学、材料学和光学等学科的交叉融合发展创新提供了导向。