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Nature:從“中國結”到二維分子織物

2022-01-25由 平常心何妨吟嘯且徐行 發表于 歷史

紡織物在日常生活中無處不在,比如我們穿的衣服、褲子及家裡的床單、枕巾、窗簾等等,它們都是透過纖維相互編織而成。這些纖維,比如棉、羊毛或者化纖,直徑一般都在微米級別,如果將這些纖維進一步縮小,到分子級別,又會怎麼樣呢?目前,在分子水平上的編織很大程度上僅限於配位聚合物和DNA的分子鏈。雖然有研究者報道了超分子二維kagome編織以及單層、表面支撐的編織二維聚合物,以及在共價有機框架(COFs)材料實現三維編織的例子,但是目前將分子構築單元直接自下而上地組裝,從而賦予織物獨特柔韌性、薄度、各向異性強度和孔隙率的二維編織還從未見諸報道。

近年來,

英國曼徹斯特大學

David A. Leigh

教授課題組致力於研究奈米結構分子結的製備方法及其性質和功能,比如人工合成的“五葉結”分子(

Science

2016

352

, 1555,

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)、含有八個交叉點的分子結819(

Science

2017

355

, 159,

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)、立體選擇性合成世界上最複雜的分子結(

Nat。 Chem。

2018

10

, 1083,

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)、用一條分子鏈打出的多種分子結(

Nature

2020

584

, 562,

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),昨天我們還報道了Leigh教授團隊的分子“中國結”(

Nat。 Chem

。,

2020

, DOI: 10。1038/s41557-020-00594-x

同時,作者也在文章中強調了利用簡單地互鎖片段,例如經典Sauvage的四面體Cu配合物,透過簡單地聚合反應並不能在聚合物體系中控制交叉結點的次序,也不能控制股線的編織行為,因此並不能作為構築編織聚合物的有效途徑。

David A。 Leigh教授課題組將他們擅長的分子結合成技術用於純有機線性聚合物鏈的編織自組裝,自下而上合成了層狀二維編織純有機分子織物。這種二維材料具有一些有趣的物理化學性質,比如長程有序、雙折射性、較高的剛度及離子滲透選擇性。該研究不僅為聚合物鏈的二維(甚至三維)編織提供了新的思路和研究方向,而且對聚合物結構、二維材料以及分子拓撲學領域的交叉研究也具有借鑑意義。

Nature:從“中國結”到二維分子織物

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