天津大學教授胡文平、王雨、吳煌與諾貝爾獎得主詹姆斯·弗雷澤·司徒塔特教授合作撰寫的論文《動態(tài)超分子扭棱立方體》1月9日在學術(shù)期刊《自然》上發(fā)表，文章介紹了他們在光電功能的手性阿基米德多面體的構(gòu)筑上取得的最新研究成果。

2000多年前，古希臘數(shù)學家阿基米德提出了13種阿基米德多面體，以結(jié)構(gòu)復雜而著稱。阿基米德多面體一直備受數(shù)學家、化學家、材料學家所關(guān)注，在新材料、生物醫(yī)藥、化學化工等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。許多球形病毒衣殼和鐵蛋白展現(xiàn)出類似阿基米德多面體的拓撲結(jié)構(gòu)。因此，化學家和材料科學家一直致力於復雜人工多面體的設(shè)計與合成。

扭棱立方體是兩個具有拓撲手性的阿基米德多面體中的一個，實現(xiàn)其立體特異性構(gòu)筑一直是化學家和材料學家追求的研究目標。胡文平與詹姆斯·弗雷澤·司徒塔特研究團隊聯(lián)手開辟了光電小分子手性組裝新途徑，構(gòu)筑了超分子扭棱立方體。

研究團隊設(shè)計並合成的超分子扭棱立方體由24個頂點、60條棱和38個面組成，其中包括6個正方形、8個正三角形和24個不等邊三角形。每個扭棱立方體含2712個原子。

由於其獨特的多孔結(jié)構(gòu)，該扭棱立方體能夠同時裝載多個不同的有機客體分子，還能在立方體的內(nèi)部空腔和外部“口袋”中選擇性地裝載不同的客體分子。此外，該扭棱立方體還表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能，不僅能夠在光照下發(fā)生可逆的顏色變化，還可用光照來調(diào)節(jié)其彈性和硬度。這為開發(fā)機械性能可調(diào)的先進光電功能材料奠定了基礎(chǔ)。

該項目研究同時獲得中國自然科學基金委員會、中國科技部、美國自然科學基金委員會、美國能源部、美國國立衛(wèi)生研究院以及歐洲研究委員會等的資助。（記者董山峰、王藝釗）

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