我们的研究
有机合成与仿生学
冯元宁课题组将专注于研究模拟生物体分子行为的动态功能分子和材料的设计与合成。 研究从小分子开始，探究它们的特性，然后将它们用作与物理学家、生物学家和化学工程师合作探索材料和仿生学的工具。我们致力于解决的科学问题是：发现同手性、自我复制、自主运动、结构转变以及最终——生命的起源。
研究关键词
反应 | 复制 | 合成 | 催化 | 同手性 | 自组装
纳米转变 | 单向运动 | 主客体作用
电子转移 | 动态材料 | 分子机器 | 生命的起源
具有纳米级转变的动态材料
包含拓扑复杂的构筑基元（单体）的机械互锁结构将由于其拥有的新自由度而表现出非凡的特性。在保持相同拓扑结构的同时，改变单体之间的相对关系将显着改变材料性质。因为微小的变化就会产生很大的差异，所以为了制造宏观尺度的动态材料，就需要纳米尺度可转变的单体。我们当前的项目应用拓扑复杂且可控的结构来构造材料，以实现动态的功能。
分子纳米拓扑学的兴起和前景
Guo, Q.-H.#*; Jiao, Y.#; Feng, Y.#; Stoddart, J. F.*
《中国化学会·化学》 2021年，第3期，第1542–1572页
由多面体构建的连接共价有机框架
Ma, T.; Zhou, Y.; Diercks, C. S.; Kwon, J.; Gándara, F.; Lyu, H.; Hanikel, N.; Pena-Sánchez, P.; Liu, Y.; Diercks, N. J.; Ritchie, R. O.; Proserpio, D. M.; Terasaki, O.; Yaghi, O. M.*
《自然·合成》 2023年，第2期，第286–295页
打结很重要：有序的分子纠缠
Ashbridge, Z.; Fielden, S. D. P.; Leigh, D. A.*; Pirvu, L.; Schaufelberger, F.; Zhang, L.
《化学会评论》2022 年，第51期，第7779–7809页
模板导向的立体选择性自催化
经典的立体选择性反应需要手性配体或引入手性中心。然而，自催化反应可以从非手性前体产生立体异构丰富的产物。探索手性扩增的起源可用于不对称合成。在反应物中引入识别位点可以为不对称键的形成带来模板，这将提高所需产物的立体选择性。我们的项目还可以探索生物分子中同手性的起源以及生命起源合成中的手性放大。
分子复制过程驱动超分子聚合
Feng, Y.; Philp, D.*
《美国化学会志》2021年，第143 期，第17029–17039页
生物同手性起源的自催化模型
Blackmond, D. G.*
《化学评论》2020年，第120期，第4831–4847页
使用不对称自催化探寻同手性的起源
Soai, K.*; Kawasaki, T.; Matsumoto A.
《化学记录》2014年，第14期，第70–83页
水中生物分子驱动的分子机器
为了将人造分子机器应用于医疗应用，它们需要能够在水中可持续运行。我们的项目探索具有生物相容性和环保性的化学燃料及其废产物，并将分子机器与生物分子相结合，在仿生环境中运行。驱动分子机器的生物燃料可以选自同样参与细胞呼吸的辅酶。这些分子机器可能适用于癌症诊断和治疗的药物输送。
分子泵和分子马达
Feng, Y.; Ovalle, M.; Seale, J. S. W.; Lee, C. K.; Kim, D. J. Astumian, R. D.*; Stoddart, J. F.*
《美国化学会志》2021年，第143期，第5569–5591页
分子机器学中的化学燃料
Borsley, S.#; Leigh, D. A.*; Roberts, B. M. W.#
《自然·化学》2022年，第14期，第728–738页
功能性分子荧光染料
研究发现由供电子（D）取代基与受电子（A）取代基相连构成的推拉荧光染料是一种环境敏感的荧光团。包含推拉发色团的荧光有机化合物的设计和合成在过去二十年中已成为一个活跃的研究领域，因为它们在光伏、非线性光学、有机发光二极管等（OLED）、荧光传感器和生物成像领域具有潜在的应用前景。我们的项目研究荧光染料新结构单元的设计和合成，从而产生基于超分子相互作用的动态特性。这些染料可用于与光学物理学家和理论化学家合作探索分子间和分子内电子转移的基本原理。
烷氧基取代的四极荧光染料
Feng, Y.; Das, P. J.; Young, R. M.; Brown, P. J.; Hornick, J. E.; Weber, J. A.; Seale, J. S. W.; Stern, C. L.; Wasielewski, M. R.; Stoddart, J. F.*
《美国化学会志》2022年，第144期，第16841–16854页
荧光环蕃及其应用
Roy, I.#; David, A. H. G.#; Das, P. D.; Pe, D. J.; Stoddart, J. F.*
《化学会评论》2022 年，第51期，第5557–5605页
氧化还原可切换大环化合物和笼状化合物
能够通过响应多种外界刺激而进行变构调控的合成大环化合物和笼状化合物是超分子科学中日益受到关注的课题。大环化合物和笼状化合物的几何形状（包括尺寸、形状、电子性质以及与多环芳烃的结合亲和力）可以很容易地进行调控。
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自由基显著促进的双重识别
Chen, X.-Y.; Mao, H.; Feng, Y.; Cai, K.; Shen, D.; Wu, H.; Zhang, L.; Zhao, X.; Chen, H.; Song, B.; Jiao, Y.; Wu, Y.; Stern, C. L.; Wasielewski, M. R.; Stoddart, J. F.*
《德国应用化学国际版》2021年第60期第25454–25462页
四嗪箱：结构可变的分子工具箱
Guo, Q.-H.; Zhou, J.; Mao, H.; Qiu, Y.; Nguyen, M. T.; Feng, Y.; Liang, J.; Shen, D.; Li, P.; Liu, Z.; Wasielewski, M. R.; Stoddart, J. F.*《美国化学会志》2020年第142期第5419–5428页
光热转化有机共晶材料
由于具有令人满意的第二近红外 (NIR-II) 响应的分子稀缺，高性能有机 NIR 光热材料的设计受到限制。有机光热材料已被发现是最有前途的光热剂之一，具有经济的成本、改进的生物相容性和潜在的生物降解性。共晶体通常通过两种替代分子构造块的自组装获得，即富电子供体 (D) 和缺电子受体 (A)。作为一种晶体材料，共晶体具有可调的能隙、溶剂可加工性和易于回收性，在场效应晶体管、铁电材料、动态光力学和非线性光学领域展现出光明的前景。由于可以通过改变其组成成分来调节能量的吸收和传递，共晶体已被应用于光热转换。
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在用于近红外二区光热转换的三元共晶中整合分子运动
Liu, J.-C.#; Li, T.#; Yu, H.; Huang, J. Y.; Li, P.-X.; Ruan, Z.-Y.; Liao, P.-Y.; Ou, C.; Feng, Y.*; Tong, M.-L.*
《德国应用化学国际版》2024年第63期e202413805
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基于包含扭曲组件共晶的近红外二区光热转换和成像
Li, T.; Liu, J.-C.; Liu, E.-P.; Liu, B.-T.; Wang, J.-Y.; Liao, P.-Y.; Jia, J.-H.; Feng, Y.*; Tong, M.-L.*
《化学科学》2024年第15期第1692–1699页