JACS封面：戈德堡多面体的定向设计与构筑

“戈德堡”多面体（Goldberg Polyhedron）被称为第四类多面体，是一类由五边形和六边形组成的具有二十面体对称性的规则凸多面体，1937年首次被数学家Michael Goldberg提出。Goldberg多面体虽然提出比较晚，但在自然界中却早已存在。众所周知的富勒烯分子和部分病毒衣壳（例如感冒病毒）就属于Goldberg多面体。2014年，美国科学家在研究人眼视网膜时偶然发现一种名为网格蛋白的蛋白质具有这种吸引人的多面体结构。如果科学家能够从分子层面准确描述某种病毒的几何形状，或许就能够找到更好的方法与这些病毒作斗争。

从配位化学和超分子化学出发构筑这类Goldberg多面体仍然是一项挑战。2017年，日本化学家Makoto Fujita在Nature 杂志报道了一例由三角形和四边形构筑的具有符合Goldberg多面体规则的分子笼化合物，而由五边形和六边形构筑的严格服从Goldberg多面体规则的分子目前仍然是空白。主要原因在于Goldberg多面体结构过于复杂，即使最简单的Goldberg多面体也需要60个顶点和90条边（例如C60分子），其次具有五边形的分子建筑块也鲜有报告。

近日，东北师范大学的王新龙（点击查看介绍）团队以多金属钒酸盐为研究对象，成功分离出具有五角形构型的[WV₅]簇，该多酸簇作为分子构筑单元，在溶液中定向组装Goldberg多面体，成功合成出具有富勒烯C60和C80构型的多酸基Goldberg多面体。该系列多面体具有纳米级尺寸，最大直径可以达到4.3纳米。能够吸附C60等客体分子，并利用单晶X射线衍射技术，确定C60分子在晶格中的准确位置。该系列工作的研究意义在于以多酸分子为建筑块，首次定向构筑具有纳米尺寸的Goldberg多面体，并实现客体分子的吸附和脱附，为科学家从分子水平理解和描述病毒衣壳提供研究模型和平台。

这一成果近期发表在J. Am. Chem. Soc. 上，文章第一作者是博士研究生张誉腾和甘红梅，王新龙教授和爱尔兰利默里克大学Michael J. Zaworotko为共同通讯作者。

该论文作者为：Yuteng Zhang, Hongmei Gan, Chao Qin, Xinlong Wang, Zhongmin Su, Michael J. Zaworotko

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Self-Assembly of Goldberg Polyhedra from a Concave [WV₅O₁₁(RCO₂)₅(SO₄)]^3- Building Block with 5‑Fold Symmetry

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 17365–17368, DOI: 10.1021/jacs.8b10866

导师介绍

王新龙

https://www.x-mol.com/university/faculty/40461