近日，天津大學(xué)理學(xué)院教授胡文平、王雨、吳煌與諾獎(jiǎng)得主詹姆斯·弗雷澤·司徒塔特教授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，發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

2000多年前，古希臘數(shù)學(xué)家阿基米德提出了13種阿基米德多面體。這些多面體通過(guò)對(duì)正多面體進(jìn)行截半、截角和扭棱等操作得到，以結(jié)構(gòu)復(fù)雜而著稱。這13種多面體中，扭棱立方體是兩個(gè)具有拓?fù)涫中缘陌⒒椎露嗝骟w中的一個(gè)，實(shí)現(xiàn)其立體特異性構(gòu)筑一直是化學(xué)家和材料學(xué)家追求的研究目標(biāo)。在這項(xiàng)最新研究成果中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)聯(lián)手開(kāi)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成的超分子扭棱立方體由24個(gè)頂點(diǎn)、60條棱和38個(gè)面組成，其中包括6個(gè)正方形、8個(gè)正三角形和24個(gè)不等邊三角形。該研究實(shí)現(xiàn)了左手扭棱立方體和右手扭棱立方體的選擇性構(gòu)筑。由于其獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，該扭棱立方體能夠同時(shí)裝載多個(gè)不同的有機(jī)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，還可以用光照來(lái)調(diào)節(jié)其彈性和硬度，為開(kāi)發(fā)機(jī)械性能可調(diào)的先進(jìn)光電功能材料奠定了基礎(chǔ)。

阿基米德多面體一直備受化學(xué)家、材料學(xué)家所關(guān)注，是因?yàn)榇祟惢A(chǔ)性前沿研究可以對(duì)新材料、生物醫(yī)藥、化學(xué)化工等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，如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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)并合成超分子扭棱立方體，可為理解球形生物大分子在生物系統(tǒng)中的形成與功能執(zhí)行提供重要途徑。

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