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天津大學(xué)構(gòu)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(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)筑上取得成果，模擬了病毒衣殼和鐵蛋白等球形生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，成功構(gòu)建了一對(duì)鏡像的超分子扭棱立方體。

　　古希臘數(shù)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(xiàn)出類(lèi)似阿基米德多面體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，化學(xué)和材料科學(xué)家一直致力于復(fù)雜人工多面體的設(shè)計(jì)與合成。然而，合成具有機(jī)械性能可調(diào)和多組分結(jié)合能力的人工手性多面體仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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。他們?cè)O(shè)計(jì)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(dá)到5.1納米，扭棱立方體內(nèi)部擁有一個(gè)半徑為2.3納米的手性空腔。

　　這項(xiàng)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。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。這意味著用人工多面體在模擬病毒衣殼的結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)。這為開(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)。這項(xiàng)研究為構(gòu)筑拓?fù)涫中缘娜斯ざ嗝骟w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(shè)計(jì)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(guó)際著名學(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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