納米螺旋-解旋-再螺旋首次人工實(shí)現(xiàn)

近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)中心與南京大學(xué)陸輕銥教授、高峰教授課題組，中國(guó)科技大學(xué)等單位合作，依托該院穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置（SHMFF），發(fā)現(xiàn)一種晶體結(jié)構(gòu)中微妙的競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)作關(guān)系，在螺旋和解旋產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)之間建立了微妙的能量平衡，首次實(shí)現(xiàn)了納米線與納米螺旋之間的多重可逆變化。研究成果日前在線發(fā)表于《自然·通訊》上。

納米材料扭轉(zhuǎn)形成螺旋晶體通常比較困難，這種納米螺旋經(jīng)解旋后再重新螺旋的可逆變化則更不易實(shí)現(xiàn)。研究人員通過(guò)固體核磁共振譜和太赫茲譜，表明π-π相互作用（兩個(gè)相鄰芳香環(huán)之間的一種相互作用）是螺旋生長(zhǎng)中的關(guān)鍵作用力，并結(jié)合理論計(jì)算和各種驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，推測(cè)出螺旋機(jī)制來(lái)源于縮合反應(yīng)和π-π堆積過(guò)程之間的競(jìng)爭(zhēng)作用，這種獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)機(jī)制以及生長(zhǎng)方式的微觀可調(diào)性，是構(gòu)建細(xì)致可調(diào)的能量平衡體系、實(shí)現(xiàn)螺旋可逆變化的關(guān)鍵。他們通過(guò)針對(duì)性地設(shè)計(jì)改變分子間作用力，精細(xì)調(diào)控不同方向生長(zhǎng)速度，使整體結(jié)構(gòu)保持不變、能量平衡方向定向改變，成功實(shí)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)的螺旋、解旋和再螺旋。

這項(xiàng)研究提出了一種晶體可逆變化設(shè)計(jì)的新概念，這種基于調(diào)控分子間相互作用促成晶體多重可逆轉(zhuǎn)化的精細(xì)調(diào)變技術(shù)，為晶體學(xué)研究帶來(lái)全新視角，使多重復(fù)雜可逆過(guò)程的實(shí)現(xiàn)成為可能。

□據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》

責(zé)任編輯：王旭偉