Nat. Chem.：三轴超分子编织

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（点击查看介绍）团队在Nature Chemistry 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。

图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的苝单酰亚胺组成。其中苝单酰亚胺的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。

图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。

图3. 三轴超分子编织结构的示意图。图片来源：Nat. Chem.

加州伯克利大学Omar Yaghi教授高度评价该项工作，“这种分子编织方法和拓扑结构都非常优美”。他自己的团队去年在Science 上报道了第一个分子编织材料，并被选为封面文章（Science, 2016, 351, 365-369，点击阅读详细）。^[1]

西北大学的Samuel Stupp教授也对该项工作给予了充分的肯定，他觉得这种材料的潜在应用与当前很热的MOF/COF材料类似，可以用于气体存储、分离、催化等等领域。并且这也是首次不使用金属配位模板合成超分子编织结构。^[1]

Helma Wennemers教授。图片来源：ETH Zürich

简评：

这种精巧的“穿针引线”体现了化学家们在分子层面的控制力，也将细腻的化学之美悄然放在眼前。不知道上图Wennemers教授带着的围巾是谁织的，不知道诸君在读这篇文章时，会不会想起灯下织围巾的那一位。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A triaxial supramolecular weave

Nat. Chem., 2017, DOI: 10.1038/nchem.2823

导师介绍

Helma Wennemers

http://www.x-mol.com/university/faculty/2790

参考资料：

1. http://cen.acs.org/articles/95/i31/Chemists-weave-complex-pattern-yet.html

（本文由PhillyEM供稿）