華東理工大學(xué)曲大輝教授課題組光驅(qū)動分子機(jī)器最新進(jìn)展

構(gòu)建光響應(yīng)型主-客體系統(tǒng)是開發(fā)合成仿生智能體系的關(guān)鍵，目前采用的通用策略是將光異構(gòu)化單元引入大環(huán)主體或客體的結(jié)構(gòu)中，從而通過構(gòu)象變化有效改變非共價(jià)結(jié)合親和力。然而，設(shè)計(jì)可多穩(wěn)態(tài)切換的光控主-客體系統(tǒng)，且同時又能實(shí)現(xiàn)和控制對不同手性客體的立體可切換的選擇性識別，仍然是一個重大挑戰(zhàn)。近日，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、費(fèi)林加諾貝爾獎科學(xué)家聯(lián)合研究中心曲大輝教授課題組巧妙地將一代分子馬達(dá)與冠醚環(huán)結(jié)合，成功構(gòu)建了一系列馬達(dá)化冠醚大環(huán)，并在立體可切換的選擇性識別方面取得重要研究進(jìn)展，最新研究成果以“Motorized Macrocycle: A Photo-responsive Host with Switchable and Stereoselective Guest Recognition”為題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI：10.1002/anie.202104285）。

位阻烯烴的分子馬達(dá)在外界光和熱的刺激下能夠進(jìn)行360°定向可控旋轉(zhuǎn)的獨(dú)特性能已廣泛應(yīng)用液晶、手性催化、凝膠等領(lǐng)域。分子馬達(dá)固有的軸手性和光開關(guān)能力，可以產(chǎn)生多個穩(wěn)定的手性態(tài)，并能精確地控制手性異構(gòu)體的形成順序。在此背景下，研究人員利用不同長度的柔性聚乙二醇鏈將第一代分子馬達(dá)的兩臂進(jìn)行分子內(nèi)環(huán)化，形成具有馬達(dá)運(yùn)動功能的冠醚大環(huán)。研究的結(jié)果表明，八甘醇鏈環(huán)化的馬達(dá)大環(huán)cis/trans-3能夠?qū)崿F(xiàn)分子馬達(dá)的單向旋轉(zhuǎn)，且cis構(gòu)型馬達(dá)化大環(huán)與銨鹽客體具有1:1結(jié)合的主客體相互作用，而trans與cis構(gòu)型大環(huán)與客體分子的結(jié)合力明顯不同。利用分子馬達(dá)大環(huán)3在光熱刺激下，其幾何構(gòu)型和螺旋手性的多態(tài)切換，成功實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)化大環(huán)與客體的光致切換結(jié)合親和力和立體選擇性的動態(tài)反轉(zhuǎn)。這種方法為構(gòu)建刺激響應(yīng)型主-客體系統(tǒng)和動態(tài)材料提供了一種新型策略。

該研究工作主要由華東理工大學(xué)化學(xué)院博士生劉月在曲大輝教授的指導(dǎo)下完成，并得到了田禾院士和費(fèi)林加院士的悉心指導(dǎo)。計(jì)算化學(xué)方面得到荷蘭格羅寧根大學(xué)Stefano Crespi博士的大力支持。該工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目、教育部材料生物學(xué)與動態(tài)化學(xué)前沿科學(xué)中心、基礎(chǔ)科學(xué)中心、上海市重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目資金的支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104285

華東理工大學(xué)朱為宏教授課題組瞬時沉淀規(guī)?；苽涓咝в袡C(jī)納米光催化劑研究最新進(jìn)展

瞬時納米沉淀法（Flash Nanoprecipitation, FNP）采用多通道的渦流混合器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良溶劑與反溶劑的快速、可控混合，基于動力學(xué)調(diào)控納米聚集體的形核與生長過程，是一種低成本、可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、易規(guī)?；募{米材料制備方法。華東理工大學(xué)朱為宏教授課題組前期創(chuàng)新采用FNP方法成功地實(shí)現(xiàn)了對喹啉腈等聚集誘導(dǎo)發(fā)光類染料的聚集態(tài)可控制備，獲得多種形態(tài)的、高性能功能納米熒光染料（Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 4683-4688 ; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 25186; ACS Appl. Bio. Mater., 2019, 2, 943），成功解決了生物成像應(yīng)用中納米熒光染料尺寸難以調(diào)控、重復(fù)性差、難以放大等難題。

近日，該團(tuán)隊(duì)首次引入FNP制備有機(jī)納米光催化劑，通過分子工程發(fā)展親水性可溶共軛聚合物，利用FNP方法獲得了分散均勻、性狀穩(wěn)定的有機(jī)納米光催化劑水溶液。該策略制備的有機(jī)納米光催化劑的光催化活性顯著提高了70倍，在全光譜光照射下達(dá)到37.2 mmol h-1 g-1的峰值析氫速率，是目前聚合物光催化劑的最佳結(jié)果之一。

該策略具有非常高的制備重現(xiàn)性，可以進(jìn)行連續(xù)、規(guī)模化地生產(chǎn)，為有機(jī)光催化劑從實(shí)驗(yàn)室小量研究走向?qū)嶋H應(yīng)用的宏量制備提供了一個有效的方案。研究成果以“Engineering Nanoparticulate Organic Photocatalysts via a Scalable Flash Nanoprecipitation Process for Efficient Hydrogen Production”為題發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202104233)

上述研究工作由華東理工大學(xué)博士研究生虞苗杰、博士后張維偉在朱為宏教授和吳永真教授的指導(dǎo)下完成，研究工作得到了材料生物學(xué)與動態(tài)化學(xué)教育部前沿科學(xué)中心、國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、上海市科技重大項(xiàng)目及“111”引智計(jì)劃等資金支持。

原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104233

來源：華東理工大學(xué)