瑞典皇家科学院宣布，2026年诺贝尔化学奖授予Henri B. Kagan和Kenso Soai，表彰他们发现不对称有机合成中的非线性效应与自催化现象。Soai反应能将极微弱的初始手性偏差放大为接近单一手性的产物。在化学本质上，这种放大依赖于分子间弱相互作用（如氢键、范德华力、π-π堆积）在自催化循环中的协同，使得微小的空间构型差异呈几何级数放大。诺奖的成果完美解释了初始手性如何通过自催化扩散至整个系统，然而，一个核心的机制问题始终悬而未决：这种手性放大过程在时间尺度上究竟是如何发生的？
瓶颈：稳态光谱的“静态终点”局限
要解答这一动态机制，传统光谱技术却显得力不从心。传统稳态圆二色（CD）光谱只能给出基态手性信息，稳态圆偏振发光（CPL）受Kasha规则限制仅能探测最低发射态。换言之，稳态光谱只能反映反应达到平衡后的“终点”结果，难以实现动态实时观测。而手性从催化剂向底物的传递、激发态中间体中的手性演化，恰恰发生在皮秒到纳秒尺度，长期处于观测盲区。
破局：瞬态手性光谱让激发态手性“可见”
飞秒时间分辨圆二色光谱（fs-TRCD）和飞秒-纳秒圆偏振发射光谱（fs/ns-TRCPL）正是为填补这一盲区而发展的技术。如果说稳态CD是给处于“休息状态”的分子拍一张静态照片，那么TRCD和TRCPL就像是给正在发生化学反应的分子拍“带有时间戳的微距电影”。
两者本质上都基于左右旋探测光的瞬态吸收差异：TRCD测量激发态吸收的圆二色分量ΔΑ(t)，TRCPL则提取时间依赖的发射不对称因子glum(t)。从化学物理的角度看，CPL的发光不对称因子glum源于电偶极跃迁矩（μ）与磁偶极跃迁矩（m）的耦合。在强允许跃迁中，电偶极占主导，导致glum极小（通常10-3量级）；但在弱允许跃迁或超分子组装体系中，磁偶极或激子耦合的贡献凸显，从而产生更大的glum。
与稳态方法相比，这两项技术的灵敏度已达到μOD（TRCD）和10-6（TRCPL）量级，这种极高的灵敏度，使得科研人员能够精准解析分子的激发态结构变化，并完整追踪反应中的手性放大过程为手性科学打开一扇全新的时间之窗。
图注：(a) TRCPL 装置的示意图。(b) CPL 发射上转换的演示
实证：从模型体系到催化选择性的瞬态手性证据
瞬态手性光谱的价值，在于它能够沿着“手性表征→手性放大→手性传递”这一链条，逐层揭示激发态手性动力学的物理图像。Schmid等利用fs-TRCD研究了BINOL衍生物的激发态手性，TRCD信号直接反映了萘环二面角从trans（103°）到cis（69°）的扭转过程，时间常数约100 ps——非手性瞬态吸收几乎不随二面角改变而变化，而TRCD能够清晰分辨出激发态结构弛豫的手性指纹，证明了该技术对构象变化的超高灵敏度。在此基础上，对称破缺电荷分离（SB-CS）过程为观测手性放大提供了理想模型：在THF溶液中，Cy-PDI₂的glum(t)从± 0.005在约300 ps内增强至± 0.05，随后继续增至± 0.1，与瞬态吸收测得的LE→SB-CS寿命（88 ps）高度吻合，首次在实验上建立了SB-CS与激发态手性放大之间的直接关联，说明电荷分离过程中电子云的不对称分布正是手性放大的物理来源。进一步地，手性信息如何传递给其他分子？在超分子纳米纤维/Nile Blue体系中，fs-TRCPL揭示了FRET的LCP和RCP发射通道具有不同的速率常数（LCP通道τ₁=39 ps、RCP通道τ₁=43 ps），引入ThT作为能量桥后FRET加速至17 ps、TRCPL信号在25 ps内建立，这种传能过程的手性选择性源于手性给体与同手性/异手性受体之间取向因子的差异。从构象变化到手性放大再到手性传能，三条证据线在皮秒到纳秒尺度上串联起激发态手性动力学的完整图景，也为理解不对称催化中的选择偏好性提供了微观物理基础。
而从构象变化到手性放大再到手性传能，三条证据线在皮秒到纳秒尺度上串联起激发态手性动力学的完整图景，但这些研究都集中于模型体系。而手性结构能否在真实催化材料中直接影响化学反应的路径分支比？手性诱导自旋选择性（CISS）效应为这一问题提供了物理连接——电子通过手性骨架时，其自旋方向受到手性空间结构的筛选，而自旋态又与关键反应中间体的多重度密切相关。
近期一项手性介观结构铜掺杂In₂S₃（CMCi）光催化剂的工作（上海交大车顺爱/方宇熙课题组联合华东师大陈缙泉课题组，Nat. Synth. 2025）在实际材料中证实了这一效应。团队利用圆偏振瞬态吸收光谱（CPTAS）——同样基于左右旋探测光的瞬态吸收差异，与TRCD/TRCPL同属瞬态手性光谱范畴——测定了导带中自旋向上/向下电子的寿命差异。L-CMCI中自旋向上电子占主导，D-CMCI则相反，自旋极化度分别达到84.5%和75.3%，对应的催化性能差异显著：手性CMCi的乙醇产率为1,410.9 μmol g⁻¹ h⁻¹、选择性93.7%，而无手性AMCI仅为75.3 μmol g⁻¹ h⁻¹、选择性64.3%。机制上，CISS效应诱导的自旋极化促进了三重态OCCO中间体的形成与稳定，而手性结构的自旋过滤恰恰为这种排列创造了条件，最终高选择性地生成乙醇。
在这项工作中，CPTAS揭示了手性结构如何通过自旋过滤影响反应路径，而TRCD/TRCPL所擅长的激发态手性演化则为理解催化剂与底物之间手性信息传递的微观动力学提供了另一维度的实验视角。两者共同描绘了手性结构影响催化选择性的完整物理图景。
CPTAS光谱及拟合曲线
支撑：面向激发态手性动力学的全流程光谱解决方案
针对上述从皮秒到纳秒尺度激发态手性动力学（如88 ps的SB-CS过程、17 ps的级联FRET过程）以及微弱手性信号的探测需求，创锐光谱（Time-Tech Spectra） 提供了完备的瞬态手性光谱测试解决方案。基于超快瞬态吸收光谱仪及专门设计的TRCPL光路系统（包含上转换光路、格兰棱镜、BBO晶体等），能够为科研工作者提供涵盖稳态荧光圆二色光谱、长寿命荧光圆二色动力学（TCSPC）以及短寿命荧光圆二色动力学（上转换）等检测功能，帮助化学家直接“看见”反应中间体的手性演化。
创锐光谱瞬态圆二色系统
在硬件配置与检测灵敏度上，该方案展现出强大的竞争力。系统支持多波长激发，并可通过调节PMT电压（如1060 V）和采集参数来优化信噪比。结合实测数据，该方案不仅能轻松应对常规稳态CPL测试，更能够凭借极高的灵敏度，精准捕捉极弱的手性发光信号。
10 mg1 ml样品，435 nm激发，1 mw，PMT电压1060 V，6341设置1000采集，glum为0.02
355 nm激发，1 mw以内，660 nm处，1030-1.2 W，一个delay下采集了40 s(左旋20 s、右旋20 s)，采集了100个点，平均3次，总共采集时长4小时glum为0.04
这套集高灵敏度、宽时间窗口与多激发模式于一体的瞬态手性光谱平台，能够为不对称催化机制、手性放大过程、CISS效应以及激发态电子云手性等前沿研究提供直接且强有力的实验表征工具，助力研究者将手性光学响应与自旋极化的同步观测变为可能
展望：电子云手性与自旋催化
瞬态手性光谱的应用边界正在持续拓展。电子云手性作为激发态手性的物理本质——电子密度分布的时间反演对称性破缺——为理解手性传递提供了新的理论视角。在化学合成中，这意味着我们可以通过设计手性配体或手性晶面，利用激发态电子云的空间分布来精准控制反应路径。
自旋催化方向则有望将CISS效应从光催化拓展到电催化和热催化，通过手性结构实现自旋选择性过滤，优化反应路径。此外，借助CISS效应，手性光学响应与自旋极化的同步观测变为可能，为设计高效手性催化剂提供更直接的实验依据。未来，这种跨尺度的光谱表征手段将不仅局限于基础研究，更有可能成为手性药物合成、手性材料制备中的常规“机理确证”工具。
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