天津大学开辟光电小分子手性组装新途径

近日, 天津大学理学院教授胡文平, 王雨, 吴煌与诺奖得主詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特教授在光电功能的手性阿基米德多面体的构筑上取得的最新研究成果, 发表在国际著名学术期刊<自然>上.
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. 这些多面体通过对正多面体进行截半, 截角和扭棱等操作得到, 以结构复杂而著称. 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. 在这项最新研究成果中, 研发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.
研究团队设计合成的超分子扭棱立方体由24个顶点, 60条棱和38个面组成, 其中包括6个正方形, 8个正三角形和24个不等边三角形. 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, 不仅能够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, 为开发机械性能可调的先进光电功能材料奠定了基础.
阿基米德多面体一直备受化学家, 材料学家所关注, 是因为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, 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, 可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.