研究团队构筑超分子阿基米德多面体新途径
发布时间: 2025-01-10 08:06:40
1月9日，记者从天津大学获悉，该校理学院教授胡文平、王雨、吴煌与诺贝尔奖得主詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特教授团队联手开辟了光电小分子手性组装新途径，在光电功能的手性阿基米德多面体的构筑上取得突破。研究成果发表在国际学术期刊《自然》上。
据介绍，2000多年前，古希腊数学家阿基米德提出了13种阿基米德多面体，以结构复杂而著称。阿基米德多面体一直备受数学家、化学家、材料学家所关注，此类基础性前沿研究可以对新材料、生物医药、化学化工等领域产生深远的影响。比如，许多球形病毒衣壳和铁蛋白展现出类似阿基米德多面体的拓扑结构。设计并合成超分子扭棱立方体，为理解球形生物大分子在生物系统中的形成与功能执行提供了重要途径。
在这13种多面体中，扭棱立方体是两个具有拓扑手性的阿基米德多面体中的一个，实现其立体特异性构筑一直是化学家和材料学家追求的研究目标。
联合研究团队基于光电功能分子设计并合成了“8”字形的螺旋大环，并通过螺旋大环之间的144个重弱氢键实现了超分子扭棱立方体的定向组装。胡文平表示，该研究实现了左手扭棱立方体和右手扭棱立方体的选择性构筑。由于其独特的多孔结构，该扭棱立方体能够同时装载多个不同的有机客体分子，还能在立方体的内部空腔和外部“口袋”中选择性地装载不同的客体分子。
此外，该扭棱立方体还表现出优异的光电性能，不仅能在光照下发生可逆的颜色变化，还可以用光照来调节其弹性和硬度，这为开发机械性能可调的先进光电功能材料奠定了基础。这项研究还为构筑拓扑手性的人工多面体提供了全新的组装途径，为开发具有丰富包裹性能的智能人工多面体提供了深刻的见解。在模拟生物封装材料这一方向，该项研究也迈出重要一步，为设计先进的光电功能晶态材料提供了新思路。
（天津大学供图）
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