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更新日期:110年12月22日

臺大團隊與中研院冷凍電顯中心合作 探索巨型超分子多面體的二維逐級自組裝

本校化學系詹益慈教授的研究團隊,成功設計合成巨型超分子截半立方體(cuboctahedron),並與中央研究院冷凍電子顯微鏡中心合作,首次利用冷凍電子顯微鏡觀察到超分子多面體經由逐級自組裝形成二維方形陣列,研究成果發表於國際頂尖期刊Chem

如何運用金屬配位驅動自組裝(coordination-driven self-assembly),精準製備巨型多面體分子籠狀結構,是超分子合成上的一大挑戰。受到巴克明斯特•富勒(Buckminster Fuller)在60年代所創造的張拉整體(tensegrity)原理的啟發,詹益慈教授研究團隊將具有拉伸性的烷基鏈與剛性的三聯吡啶衍生物相互連結,透過金屬離子的錯合反應,合成直徑大於10 奈米的雙層超分子截半立方體,其結構的穩定性源自於軟硬組裝基元的張拉平衡。研究團隊使用國家同步輻射研究中心TLS 23A光束線,進行小角度X光散射實驗,在稀薄的乙腈溶液中獲取重要的分子結構訊息。此外,透過冷凍電子顯微鏡的觀察,意外發現該多面體可進一步組裝成大面積且規整的二維方形陣列,此二維介孔(mesoporous)結構與自然界中存在於細菌表層(surface layer, S-layer)的網狀結構極為相似,該項新發現有助於瞭解超分子多面體逐級自組裝的機制與未來軟性孔洞材料的開發。

 此研究經費來源為科技部吳大猷先生紀念獎及化學鍵結計畫、臺大物質元件中心與中央研究院深耕計畫,共同參與研究工作的人員有臺大化學系詹益慈教授團隊(第一作者何立鵬博士、許紘愷、李麗杰博士、林琳婷、杜宗翰博士)、中研院化學所王朝諺教授與生化所劉淦光博士。

Chem全文: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.11.013

臺大化學系詹益慈教授網頁:https://www.ch.ntu.edu.tw/ytchan.html

  • 圖1

    巨型超分子截半立方體的逐級自組裝

  • 圖2

    論文第二作者許紘愷碩士操作冷凍電子顯微鏡

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