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筑上取得的最新研究成果。
2000多年前，古希臘數學家阿基米德提出了13種阿基米德多面體，以結構復雜而著稱。阿基米德多面體一直備受數學家、化學家、材料學家所關注，在新材料、生物醫(yī)藥、化學化工等領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構。因此，化學家和材料科學家一直致力于復雜人工多面體的設計與合成。
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，構筑了超分子扭棱立方體。
研究團隊設計并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。
由于其獨特的多孔結構，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，還可用光照來調節(jié)其彈性和硬度。這為開發(fā)機械性能可調的先進光電功能材料奠定了基礎。
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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