据美国物理学家组织网7月21日报道,美国纽约大学明升手机系、分子设计研究所和意大利米兰大学材料明升体育app研究所的明升体育app家携手制造出了首个分子多面体,这种具有突破性的结构有望让明升体育app家研制出新的工业产品和消费产品,包括磁材料和光学材料等。研究论文发表在7月21日出版的《明升体育app》杂志上。
明升体育app家们一直在想方设法“迫使”分子组合在一起形成有规则的多面体,但一直没有成功。由古希腊数学家阿基米德发现的阿基米德立体引起了明升体育app家们的注意。阿基米德立体是使用两种或以上的正多边形为面的凸多面体,其每个顶点的情况相同,共有13种。阿基米德多面体也叫截半多面体,即在正多面体中,从一条棱斩去另一条棱的中点所得出的多面体。使用分子合成出这样的结构一直是一个巨大的挑战。
纽约大学和米兰大学的明升体育app家们携手合成了一个截半八面体,也是13种阿基米德立体中的一种。而且,这种结构能像罩子一样“罩住”其他分子,两者结合在一起能形成新的或功能更强大的材料。
在研制分子多面体的过程中,明升体育app家们让72个氢键组合成两类六边形的分子“瓦片”,并让8个分子“瓦片”组合成一个截半八面体。尽管明升手机家们经常会用到氢键,因为其在构建复杂的结构方面“多才多艺”,但是,与将原子紧紧结合在一个分子内的键相比,氢键要弱一些,这就使由氢键构成的更大结构变得不可预测,稳定性也更差。
然而,在最新研究中,明升体育app家们使用的氢键由分子的离子属性来保持稳定,而且没有产生其他结果,因此,构建出的这个截半八面体被证明非常稳定。实际上,这个截半八面体能进一步组合成拥有纳米孔的晶体,就像广为人知的由非有机物组成的分子筛一样,可按分子大小对混合物进行分级分离。
该研究的联合作者、纽约大学明升手机系主任麦克·沃德表示,他们已经证明,可以通过设计“迫使”分子组合在一起形成一个多面体,下一步将扩展这项研究,使用同样的设计理念来制造其他分子多面体。如果获得成功,最终将能制造出具有非凡特性的新材料。(来源:科技日报 刘霞)
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