近日，广州大学大湾区环境研究院王平山教授团队通过自组装的方式合成了新型的棱锥四面体超分子。相关研究成果发表在Cell Press出版集团旗下综合期刊《Cell Reports Physical Science》，并被《Nature》作为研究亮点（Research Highlight），以题为“No assembly required: giant 12-faced molecule builds itself”专文报道。报道指出：材料科学的一个长期目标是制造出仿病毒等生物系统一样复杂的多面体分子结构，广州大学的蒋志龙和他的同事们报道了这样一种结构，称为棱锥四面体。研究人员通过4个碗状分子和6个互补的夹状分子的自组装生成了该分子结构。作者认为这种自组装方法可以用于制造其他复杂的多面体分子结构，这种结构可能会提高我们对自然界中观察到的自组装过程的理解。
棱锥多面体是一种不寻常的多面体结构，它们是通过在多面体的每个面上附加一个适当高度的椎体结构。一般来说，棱锥四面体也可以看作是一个非正规的十二面体，可以通过将正四面体的进行结构拓展而获得。然而，在合成化学领域角度看，这种三角锥体难以通过合成手段实现，尽管从数学角度具有一定的可行性，但是获得具有适当键长和角度的“拉伸”框架具有非常大的挑战性。
研究团队将具有一定框架结构的金属有机配体为基础，在与几何互补的有机配体组装后得到了菱形超分子结构，在此基础上作者将有机配体进行了三维拓展，最终组装得到了三维的棱锥四面体。本项工作展示了这种金属-有机配位驱动的自组装的优异自识别、自分类的能力，对于复杂超分子结构的构筑具有良好的可设计性。此外，还对超分子笼的应用性能展开了研究，选择有“毒剂之王”之称的芥子气的模拟物2-氯乙基硫醚（CEES）作为实验对象，研究该超分子笼对CEES的选择性催化氧化能力，实验结果表明该超分子在光照条件能够产生活性氧（1O2），能够有效的将CEES进行氧化降解。该项工作是自组装化学在拓扑学上的突破，同时也对超分子的应用展开了研究，在超分子化学领域具有重要意义。
广州大学为论文的第一完成单位，论文的第一作者是蒋志龙副教授、王俊博士后和张海鑫博士（Mississippi State University），广州大学陈名钊副教授和王平山教授为共同通讯作者。
（A）棱锥四面体结构；（B）STM图像的放大视图
文章题目：Controlled self-assembly of a giant isohedral triakis tetrahedron
文章作者：Zhilong Jiang, Jun Wang, Haixin Zhang, Weiya Liu, Zihao Wu, He Zhao, Jia-Fu Yin, Bangtang Chen, Yiming Li, Panchao Yin, Yi-Tsu Chan, Kun Wang, Mingzhao Chen, Pingshan Wang, Controlled self-assembly of a giant isohedral triakis tetrahedron, Cell Reports Physical Science, 2023, 101293.
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386423000528
Nature Highlight 链接：https://www.nature.com/articles/d41586-023-00407-4
