記者1月13日從天津大學獲悉，該校理學院教授胡文平、王雨、吳煌與諾貝爾化學獎獲得者詹姆斯·弗雷澤·司徒塔特團隊聯手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，在光電功能的手性阿基米德多面體構筑上取得突破。相關論文發表於《自然》。

2000多年前，古希臘數學家阿基米德提出了13種以結構復雜著稱的阿基米德多面體。長期以來，阿基米德多面體備受數學家、化學家、材料學家關注。這一領域的相關研究可對新材料、生物醫藥、化學化工等領域產生深遠影響。比如，許多球形病毒衣殼和鐵蛋白展現出類似阿基米德多面體的拓扑結構。如果能設計並合成超分子扭棱立方體，將為理解球形生物大分子在生物系統中的形成與功能執行提供重要途徑。

在13種阿基米德多面體中，扭棱立方體具有拓扑手性。拓扑手性描述的是一種分子或物體的結構特性，這種特性使它們與其鏡像在三維空間中無法直接重合，就像人們的左右手一樣，各有各的形狀，各有各的“個性”。實現扭棱立方體的立體特異性構筑一直是化學家和材料學家追求的目標。

聯合研究團隊基於光電功能分子，設計並合成了“8”字形的螺旋大環，並通過螺旋大環之間的144個弱氫鍵實現了超分子扭棱立方體的定向組裝。胡文平介紹，該研究實現了左手扭棱立方體和右手扭棱立方體的選擇性構筑。由於其獨特的多孔結構，該扭棱立方體能夠同時裝載多個不同的有機客體分子，還能在立方體的內部空腔和外部“口袋”中選擇性地裝載不同的客體分子。

該扭棱立方體還表現出優異的光電性能，能在光照下發生可逆的顏色變化。研究人員可以用光照來調節其彈性和硬度，為開發機械性能可調的先進光電功能材料奠定基礎。這項研究還為構筑具有拓扑手性的人工多面體提供了全新組裝途徑，為開發具有豐富包裹性能的智能人工多面體提供了新方向。此外，在模擬生物封裝材料這一方向，該研究也邁出重要一步，為設計先進的光電功能晶態材料提供了新思路。（記者陳曦 通訊員趙暉）

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