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超分子阿基米德多面体构筑有了新途径

文章来源：新能源网更新时间：2025-01-16 17:39:11

科技日报讯（记者陈曦通讯员赵晖）记者1月13日从天津大学获悉，该校理学院教授胡文平、王雨、吴煌与诺贝尔化学奖获得者詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特团队联手开辟了光电小分子手性组装新途径，构筑了超分子扭棱立方体，在光电功能的手性阿基米德多面体构筑上取得突破。相关论文发表于《自然》。

　　2000多年前，古希腊数学家阿基米德提出了13种以结构复杂著称的阿基米德多面体。长期以来，阿基米德多面体备受数学家、化学家、材料学家关注。这一领域的相关研究可对新材料、生物医药、化学化工等领域产生深远影响。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。如果能设计并合成超分子扭棱立方体，将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重要途径。

　　在13种阿基米德多面体中，扭棱立方体具有拓扑手性。拓扑手性描述的是一种分子或物体的结构特性，这种特性使它们与其镜像在三维空间中无法直接重合，就像人们的左右手一样，各有各的形状，各有各的“个性”。实现扭棱立方体的立体特异性构筑一直是化学家和材料学家追求的目标。

　　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个弱氢键实现了超分子扭棱立方体的定向组装。胡文平介绍，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。

　　该扭棱立方体还表现出优异的光电性能，能在光照下发生可逆的颜色变化。研究人员可以用光照来调节其弹性和硬度，为开发机械性能可调的先进光电功能材料奠定基础。这项研究还为构筑具有拓扑手性的人工多面体提供了全新组装途径，为开发具有丰富包裹性能的智能人工多面体提供了新方向。此外，在模拟生物封装材料这一方向，该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。

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