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《自然·化学》:三轴超分子编织
更新日期:2017-11-03  

  渔网、篮子、围巾等司空见惯的编制物件通常含有两条相互交错的轴(经轴和纬轴),为了模仿这种两轴编织结构,科学家们一般需要使用金属配位作为模板在交织点处进行设计。这种设计非常具有挑战性,因为在分子尺度下,没有与宏观编织相对应的“穿针引线”工具。两轴编织尚且如此困难,更不用说三轴编织了。不过,科学家们显然更喜欢挑战困难。 

  近日,瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)的Helma Wennemers教授团队在《自然·化学》杂志上报道了一种自组装有机三轴超分子编织结构,三条轴之间完全由非共价键作用连接(A triaxial supramolecular weave, Nat. Chem., 2017, DOI: 10.1038/nchem.2823)。 

 1. 两轴编织和三轴编织示意图。图片来源:Nat. Chem. 

  首先,单体是由刚性的低聚脯氨酸(27 Å)和两个相距18 Å的茈单酰亚胺组成。其中茈单酰亚胺的π-π堆积形成如图2右所示的双层超分子线,超分子线之间的空隙(void)为多条超分子线进一步构筑更复杂的结构提供了可能。 

  

2. 单体的化学结构以及自组装形成的超分子线。图片来源:Nat. Chem. 

  作者进一步将三条超分子线通过CH-π 作用组装在一起,形成如图3所示的三轴超分子编织结构,每条分子线之间的夹角为60˚。作者在文中还使用了多种手段进行表征,该结构之间存在着均匀的六边形孔道(5.5 nm),并且孔道之间还可以容纳Ir纳米粒子,从而形成含有Ir纳米粒子掺杂的功能材料。 

 3. 三轴超分子编织结构的示意图。图片来源:Nat. Chem. 

  (摘自X-MOL 

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