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清华张希院士/吉大吴光鹭教授 JACS前瞻：非共价二聚的分子工程

时间：2022-08-25 来源：浏览：

清华张希院士/吉大吴光鹭教授 JACS前瞻：非共价二聚的分子工程

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收录于合集

#非共价二聚 1 个

#准静态组装 1 个

#超分子功能材料 1 个

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基于有机小分子的功能体系的结构设计和性能实现，通常要考虑分子与超分子两个层面的贡献，包括：1）单个分子本征的性质；2）分子聚集态的结构与性质。后者取决于通过分子间非共价相互作用产生的协同效应。近日，清华大学张希院士( zhangxigroup.com )与吉林大学吴光鹭教授团队 (guanglu.xyz) 在其撰写的《JACS》前瞻性文章中，提出通过向分子聚集体中施加额外的非共价限制，能够有效调控分子间相互作用，可以成为增强材料性能，产生新功能的重要途径。

图 1 . 利用非共价作用调控二聚单元的受限程度示例

该前瞻文章以最简单的分子聚集体二聚体为例，总结了构造非共价二聚单元的三种方式，包括超分子二聚、分子内折叠二聚和大环二聚等。将这些不同的类型的非共价二聚与额外的超分子过程耦合，比如与能量有利的主客体识别相结合，可以赋予二聚单元更近的空间距离和更持久的相互作用，进而改变二聚单元的相互作用模式和强度（图1）。这样的限制，不仅能改变分子间的近程耦合，还会影响二聚体的激发态弛豫路径以及氧化还原态活性，进而带来整个体系光物理和催化性质的特殊改变，产生如近红外发射、二聚诱导荧光增强、室温磷光、高效催化等新特性（图2）。

图 2 . 二聚单元由于额外非共价限制的施加产生的新功能示例。

在文章末尾，作者对如何实现精准可控的非共价二聚进行了展望，认为需要解决以下几个问题：1）如何量化和界定二聚体系的动力学行为？2）如何将溶液与固相中得到的认识拓展到界面，用以实现功能分子器件的构筑？3）如何对分子的空间排布和取向进行更精准的定制？4）如何将对分子相互作用的精准调控从当前的二聚体系拓展到包含更多组分的寡聚体系？由此可见，非共价二聚领域的研究还有很大的拓展空间，期待化学同行投入更多的想象力和尝试。

原文链接

https://doi.org/10.1021/jacs.2c02434

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