天津大學(xué)構筑光電功能手性阿基米德多面體

2025/1/10 9:53:38    來(lái)源：新華社CNML文字

　　新華社天津1月9日電（張建新、趙暉）天津大學(xué)胡文平、王雨、吳煌與諾貝爾獎得主詹姆斯·弗雷澤·司徒塔特教授在光電功能的手性阿基米德多面體的構筑上取得成果，模擬了病毒衣殼和鐵蛋白等球形生物大分子的結構與功能，成功構建了一對鏡像的超分子扭棱立方體。

　　古希臘數學(xué)家阿基米德提出了13種阿基米德多面體。許多球形病毒衣殼和鐵蛋白展現出類(lèi)似阿基米德多面體的拓撲結構。因此，化學(xué)和材料科學(xué)家一直致力于復雜人工多面體的設計與合成。然而，合成具有機械性能可調和多組分結合能力的人工手性多面體仍然是一個(gè)挑戰。

　　該項目團隊開(kāi)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。他們設計并合成的超分子扭棱立方體由38個(gè)面組成。每個(gè)扭棱立方體外徑達到5.1納米，扭棱立方體內部擁有一個(gè)半徑為2.3納米的手性空腔。

　　這項研究實(shí)現了左手扭棱立方體和右手扭棱立方體的選擇性構筑。多面體里面可以包裹一個(gè)小分子，外面也可以包裹另外一個(gè)小分子，這種自分類(lèi)的包裹行為與病毒衣殼相似。這意味著(zhù)用人工多面體在模擬病毒衣殼的結構和包裹行為取得新進(jìn)展。該扭棱立方體在光照下可發(fā)生可逆的顏色變化，彈性和硬度可由光照調節。這為開(kāi)發(fā)機械性能可調的先進(jìn)光電功能材料奠定了基礎。這項研究為構筑拓撲手性的人工多面體提供了全新的組裝途徑，在模擬生物封裝材料這一方向邁出重要一步，也為設計先進(jìn)的光電功能晶態(tài)材料提供了新思路。

　　這一研究成果1月9日發(fā)表在國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《自然》上。論文通訊作者是胡文平、詹姆斯·弗雷澤·司徒塔特、王雨和吳煌教授，第一作者是吳煌。

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