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天津大學構筑光電功能手性阿基米德多面體

2025/1/10 9:53:38    來源：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(shù)學家阿基米德提出了13種阿基米德多面體。許多球形病毒衣殼和鐵蛋白展現(xiàn)出類似阿基米德多面體的拓撲結構。因此，化學和材料科學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(diào)和多組分結合能力的人工手性多面體仍然是一個挑戰(zhàn)。

　　該項目團隊開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個面組成。每個扭棱立方體外徑達到5.1納米，扭棱立方體內(nèi)部擁有一個半徑為2.3納米的手性空腔。

　　這項研究實現(xiàn)了左手扭棱立方體和右手扭棱立方體的選擇性構筑。多面體里面可以包裹一個小分子，外面也可以包裹另外一個小分子，這種自分類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構和包裹行為取得新進展。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)表在國際著名學術期刊《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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