受大自然啟發(fā)，化學(xué)家們利用各種非共價相互作用，設(shè)計了數(shù)量眾多的人工超分子結(jié)構(gòu)，來媲美生物大分子的復(fù)雜性和功能性。其中，配位驅(qū)動自組裝已被廣泛應(yīng)用于超分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，包括金屬有機(jī)框架（MOFs），二維多邊形和三維分子籠。然而，與日益復(fù)雜的二維結(jié)構(gòu)相比，組成經(jīng)典三維多面體結(jié)構(gòu)的面板仍然局限于小而簡單的二維多邊形，這是由于擴(kuò)展骨架中結(jié)合位點數(shù)量的增加導(dǎo)致了分子設(shè)計與合成上的困難造成的。 近幾年來，分步法自組裝策略受到了廣泛關(guān)注，實現(xiàn)了一系列具有復(fù)雜精美結(jié)構(gòu)超分子的構(gòu)筑。在前期研究的基礎(chǔ)上，中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院的的劉恢教授課題組與王平山教授和李一鳴講師合作，提出以復(fù)雜的二維金屬有機(jī)模塊作為面板構(gòu)建三維拼接八面體，實現(xiàn)了巨型復(fù)雜結(jié)構(gòu)三維超分子籠的構(gòu)筑。該分子結(jié)構(gòu)直徑約為10.9 nm，分子量為84,135 Daltons，是自報道之日以來分子量最大的離散型柏拉圖多面體。
在二級自組裝的聚集行為研究中，拼接三角形T1能夠通過面對面堆積聚集成纖維狀納米結(jié)構(gòu)。而拼接八面體O1由于其三維結(jié)構(gòu)和空間的堆積模式，通過分級自組裝聚集為納米顆粒形態(tài)。并且聚集體的形貌隨著生長時間的進(jìn)一步增加而改變，揭示了分級自組裝的聚集機(jī)制，也為未來材料科學(xué)的合理設(shè)計和潛在應(yīng)用提供了進(jìn)一步的啟發(fā)。 這項工作不僅體現(xiàn)了分步法合成策略在構(gòu)建復(fù)雜多面體上的潛力，而且還為下一代三維超分子的構(gòu)筑和功能材料的合成提供了新的方法。此外，由于超分子結(jié)構(gòu)具有多元的金屬核心，穩(wěn)定的剛性骨架和明確的離散結(jié)構(gòu)，為研究超分子的電催化CO2還原提供很好的研究材料，相關(guān)的研究工作也正在進(jìn)行中。 論文信息 Modular Construction of a Tessellated Octahedron and its Hierarchical Spherical Aggregate Behavior Guotao Wang, Yunna Yang, Hui Liu*, Mingzhao Chen, Zhiyuan Jiang, Qixia Bai, Jie Yuan, Zhilong Jiang, Yiming Li*, Pingshan Wang* 文章的第一作者為中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院博士研究生王國濤。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202205851
