池振国教授团队在二维HOF的动态分子编织方面取得重要进展

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编织是最古老的传统手工艺之一，是纺织生产领域中一项特别重要的技术，几个世纪以来，被广泛应用于人类的日常生活和工业生产。在工艺上，常见的编织技法有编织、缠扣、包缠、钉串、盘结等。通过运用这些编织技法，结合丰富的编织资源，可以生产出各式各样、丰富多彩、功能多样的产品。在化学上，模仿这种工艺，通过分子编织有望开发具有特殊性能的新材料。分子编织的技法多种多样，可以使用的原材料种类繁多，使得分子编织产物具有无限可能，因此，通过分子编织设计独特化学结构的材料将是化学领域的一大重要创新。但是，目前可用于分子编织的原材料和分子编织方式仍然匮乏，在分子水平上进行可控编织仍然是一个巨大的挑战。

       近日，中山大学的池振国教授团队及其合作者采用独特的编织技法，首次报道了一种由一维带孔长链交织而成的动态二维（2D）编织氢键有机框架（HOF）。他们首先合成四苯酚基取代的四苯基乙烯（TPE）衍生物TPE-4PhOH，并把它作为编织的原材料。随后，通过结晶处理，成功构建了一个编织的HOF（命名为2D-90）。TPE-4PhOH分子呈现出几何上定义良好的X形结构，酚基附着在TPE核心的外围。当每个X形TPE-4PhOH与两个相邻分子相互作用，形成四对分子间O-H···O氢键时，TPE-4PhOH组装为一维长链，即编织材料的经线或纬线，长链上带有具有规则间隔的菱形孔。当不同方向例如垂直方向长链上的有机分子插入这些菱形孔中，进而展现出由一维长链构造的互锁模式。在单晶结构的c轴上可以观察到双轴的编织结构，经纬线夹角为90.0°。同时，在单晶结构的a轴和b轴上可以观察到非常规整的层状结构，表明这是一个二维编织结构。此外，研究者还利用TEM、HRTEM、cryo-EM、AFM和理论模拟等多种手段对其单晶结构进行了深入而全面的研究。
       重要的是，该编织HOF具有优异的动态行为和力学性能，包括对各种蒸气的可逆结构转变，以及大尺度的弹性转换和刺激响应发光行为。例如，在不同溶剂刺激下，该编织HOF（2D-90）可以表现出可逆的结构转变，其经线与纬线之间的夹角可以在不同角度间来回切换，并且该编织HOF表现出对醇类蒸气具有特殊的响应。
       该研究成果发表在Cell Press（细胞出版社）旗下期刊Chem上，题目为“Dynamic Molecular Weaving in a Two-Dimensional Hydrogen-Bonded Organic Framework”。池振国教授课题组的博士生黄秋忆和李文朗是该论文的共同第一作者，赵娟、龚力、池振国为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金，广东省科技计划和中央高校基本科研业务费等项目的资助。
       论文链接：https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(21)00097-8


        文章来源：中山大学
      池振国，中山大学化学学院教授，博士生导师，中山大学“卓越人才”支持计划入选者。1991年6月本科毕业于杭州大学化学系。1994年6月在中国科学院长春应用化学研究所获得高分子化学与物理专业理学硕士学位(导师为丁孟贤研究员)。1994年8月至2000年8月在深圳市一些企业工作。2003年6月在中山大学化学与化学工程学院获得高分子化学与物理专业理学博士学位(导师为许家瑞教授)。2003年9月至2005年6月在复旦大学材料科学系卜海山教授课题组、2005年8月至2006年8月在韩国高丽大学化学系陈政一教授课题组分别从事博士后研究工作。2006年10月中山大学“百人计划”人才引进副教授，2013年1月晋升为教授。2015年6月至2016年6月在英国杜伦大学化学系Martin R. Bryce教授课题组访学。主要从事有机/聚合物光电功能材料和液晶高分子材料开发研究。近5年以第一作者或通讯作者在Chem. Soc. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.和Chem. Sci.等期刊上发表论文60余篇。论文他引5500余次，H指数43，有13篇论文进入ESI高被引论文（2018年8月30日检索）。申请中国发明专利60余件，美国专利2件。主编英文专著1部，参编英文专著2部；2008年以来主持国家基金重点项目1项、国家基金面上项目5项、广东省前沿与关键技术创新重大专项1项、广东省基金重点项目1项，企业合作项目6项。