科技日報記者 陳曦 通訊員 趙暉

1月9日，記者從天津大學獲悉，該校理學院教授胡文平、王雨、吳煌與諾貝爾獎得主詹姆斯·弗雷澤·司徒塔特教授團隊聯(lián)手開辟了光電小分子手性組裝新途徑，在光電功能的手性阿基米德多面體的構筑上取得突破。研究成果發(fā)表在國際學術期刊《自然》上。

據(jù)介紹，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，以結構復雜而著稱。阿基米德多面體一直備受數(shù)學家、化學家、材料學家所關注，此類基礎性前沿研究可以對新材料、生物醫(yī)藥、化學化工等領域產(chǎn)生深遠的影響。比如，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撲結構。設計并合成超分子扭棱立方體，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)行提供了重要途徑。

在這13種多面體中，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。

聯(lián)合研究團隊基于光電功能分子設計并合成了“8”字形的螺旋大環(huán)，并通過螺旋大環(huán)之間的144個重弱氫鍵實現(xiàn)了超分子扭棱立方體的定向組裝。胡文平表示，該研究實現(xiàn)了左手扭棱立方體和右手扭棱立方體的選擇性構筑。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(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，不僅能在光照下發(fā)生可逆的顏色變化，還可以用光照來調(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。這項研究還為構筑拓撲手性的人工多面體提供了全新的組裝途徑，為開發(fā)具有豐富包裹性能的智能人工多面體提供了深刻的見解。在模擬生物封裝材料這一方向，該項研究也邁出重要一步，為設計先進的光電功能晶態(tài)材料提供了新思路。

（天津大學供圖）