本报讯（通讯员赵晖 记者陈彬）天津大学理学院教授胡文平、王雨、吴煌与合作者在光电功能的手性阿基米德多面体的构筑上取得新进展。1月9日，相关研究成果发表于《自然》。

2000多年前，古希腊数学家阿基米德提出了13种阿基米德多面体，这些多面体通过对正多面体进行截半、截角和扭棱等操作得到，以结构复杂而著称。阿基米德多面体一直备受数学家、化学家、材料学家关注，因为此类基础性前沿研究可以对新材料、生物医药、化学化工等领域产生深远影响。比如，许多球形病毒衣壳和铁蛋白展现出类似阿基米德多面体的拓扑结构。在这13种多面体中，扭棱立方体是两个具有拓扑手性的阿基米德多面体中的一个，实现其立体特异性构筑一直是科学家的研究目标。

该研究团队开辟了光电小分子手性组装新途径，构筑了超分子扭棱立方体。他们基于光电功能分子，设计并合成了“8”字形的螺旋大环，并通过螺旋大环之间的144个重弱氢键实现了超分子扭棱立方体的定向组装。超分子扭棱立方体由24个顶点、60条棱和38个面组成，其中包括6个正方形、8个正三角形和24个不等边三角形。每个扭棱立方体含2712个原子，外径达到5.1纳米。同时，扭棱立方体内部拥有一个体积为6215立方埃米的手性空腔，半径为2.3纳米。

该研究实现了左手扭棱立方体和右手扭棱立方体的选择性构筑。由于其独特的多孔结构，该扭棱立方体能够同时装载多个不同的有机客体分子，还能在立方体的内部空腔和外部“口袋”中选择性地装载不同的客体分子。此外，该扭棱立方体还表现出优异的光电性能，不仅能够在光照下发生可逆的颜色变化，还可以用光照来调节其弹性和硬度。这为开发机械性能可调的先进光电功能材料奠定了基础。这项研究为构筑拓扑手性的人工多面体提供了全新的组装途径，也为开发具有丰富包裹性能的智能人工多面体提供了深刻见解。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08266-3