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化學家研制出分子多面體
日期:2025-06-19 12:52
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摘要:
化學家研制出分子多面體
科學家們一直在想方設法“迫使”分子組合在一起形成有規(guī)則的多面體,但一直沒有成功。由古希臘數(shù)學家阿基米德發(fā)現(xiàn)的阿基米德立體引起了科學家們的注意。阿基米德立體是使用兩種或以上的正多邊形為面的凸多面體,其每個頂點的情況相同,共有13種。阿基米德多面體也叫截半多面體,即在正多面體中,從一條棱斬去另一條棱的中點所得出的多面體。使用分子合成出這樣的結構一直是一個巨大的挑戰(zhàn)。
紐約大學和米蘭大學的科學家們攜手合成了一個截半八面體,也是13種阿基米德立體中的一種。而且,這種結構能像罩子一樣“罩住”其他分子,兩者結合在一起能形成新的或功能更強大的材料。
在研制分子多面體的過程中,科學家們讓72個氫鍵組合成兩類六邊形的分子“瓦片”,并讓8個分子“瓦片”組合成一個截半八面體。盡管化學家們經(jīng)常會用到氫鍵,因為其在構建復雜的結構方面“多才多藝”,但是,與將原子緊緊結合在一個分子內(nèi)的鍵相比,氫鍵要弱一些,這就使由氫鍵構成的更大結構變得不可預測,穩(wěn)定性也更差。
然而,在新研究中,科學家們使用的氫鍵由分子的離子屬性來保持穩(wěn)定,而且沒有產(chǎn)生其他結果,因此,構建出的這個截半八面體被證明非常穩(wěn)定。實際上,這個截半八面體能進一步組合成擁有納米孔的晶體,就像廣為人知的由非有機物組成的分子篩一樣,可按分子大小對混合物進行分級分離。
該研究的聯(lián)合作者、紐約大學化學系主任麥克·沃德表示,他們已經(jīng)證明,可以通過設計“迫使”分子組合在一起形成一個多面體,下一步將擴展這項研究,使用同樣的設計理念來制造其他分子多面體。如果獲得成功,終將能制造出具有非凡特性的新材料。