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研究方向

研究方向一:动态分子基元的高效精准合成

课题组发展了一系列超分子基元的动态自分类体系,提出利用这种独特的自分类特性作为一种普适性合成策略,用于构建具有复杂拓扑结构的机械互锁轮烷体系Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 33, 5296; Adv. Mater., 2006, 18, 2035; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1107;Chem. Sci. 2016, 7, 1696Chem. Sci. 2017, 8, 6777。在一定程度上实现了机械互锁型分子的高效精准合成后,课题组也聚焦于如何赋予分子基元以动态性、智能性,构建具有应激可切换特性的动态超分子体系(Langmuir 2013, 29, 5345;Highlighted by Nature),进一步发展具有本征动态性的分子基元并将其分子动态性放大到组装体甚至宏观材料尺度,实现具有复杂结构和功能的超分子动态体系简单合成(Sci. Adv. 2018, 4, eaat8192; J. Am. Chem. Soc. 2019141, 12804)。

研究方向二:具有仿生功能的动态超分子系统的设计与合成

基于超分子化学的动态性,我组致力于利用主客体结构、机械键化学、分子开关等动态分子基元在有机无机表界面进行自组装和功能化,利用分子基元动态性赋予整个组装体动态性,实现对微观、宏观人工分子系统功能的精准调控,并利用这些人工合成体系在一定程度上对生命体中类似动态功能的生物动态系统提供借鉴和指导意义。Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15789;Adv. Mater. 2017, 29, 1604948)我们利用动态雏菊链形分子机器特有的刺激响应下收缩-舒张的过程构建了表面修饰的全人工合成的分子制动器,并利用其肌肉一样的伸缩制动功能实现了对纳米尺度下粒子间距的精准调控(Chem, 2018, 4, 2670)。我们还构建了具有特定亲疏水结构的动态轮烷体系,并实现了该动态分子体系在水中的可控组装及其可逆的组装形貌调控,从而发展了动态分子体系的精准组装方法(Chem. Rev. 2015115, 7543; Chem. Commun., 2017, 53, 8683; Adv. Opt. Mater. 20191900033; iScience201919, 14),在此基础上我们提出利用人工合成的动态轮烷分子独特的梭动性质来实现转运蛋白结构与功能的模拟,进行高效、选择性的离子跨膜运输(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 17992