佟振合院士團(tuán)隊(duì)孫頔課題組在PNAS刊發(fā)Goldberg多面體銀籠組裝新進(jìn)展
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高核銀簇具有極其豐富的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的光電性質(zhì)，長期挑戰(zhàn)著化學(xué)家的合成極限。自從2008年世界上最大的Ag490誕生以來，高核銀簇的研究進(jìn)入白熱化，并且逐漸分化成兩個重要的分支：（1）全部由一價銀構(gòu)筑的銀簇，典型代表即Fenske報(bào)道的Ag490；（2）由部分零價銀和一價銀組成的納米銀簇，典型代表即鄭南峰課題組報(bào)道的Ag374。高核銀簇的組裝及其單晶結(jié)構(gòu)的測試和解析對化學(xué)家而言一直是個巨大挑戰(zhàn)。
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近日，我院孫頔課題組選擇甲基磺酸銀和異丙基硫銀前體在甲醇中，通過溶劑熱法自組裝得到一個具有富勒烯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的180核納米銀籠，該籠子是一個180頂?shù)亩嗝骟w結(jié)構(gòu)，其中包含了60個三角形，90個四邊形，12個五邊形和20個六邊形，多邊形的組合符合經(jīng)典的幾何學(xué)歐拉定律。該Ag180籠子可以看做經(jīng)典Ih-C60分子的每個碳原子被一個等邊銀三角形替代之后形成?；谏鲜霆?dú)特的幾何多面體特征，孫頔課題組與美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的Stan Schein合作發(fā)現(xiàn)其屬于罕見的Goldberg多面體。該多面體之前僅在生物體中發(fā)現(xiàn)，而人工合成具有該多面體特征的分子尚屬首例。該化合物溶于甲醇之后，在質(zhì)譜中發(fā)現(xiàn)不僅180個銀原子組成的銀籠可以保持完整，而且還發(fā)現(xiàn)了[{Ag3}10)]的物種，我們又利用高分辨質(zhì)譜來研究反應(yīng)母液的物種情況，發(fā)現(xiàn)在母液中存在{Ag3}11+三角形以及{Ag3}21+,{Ag3}42+, {Ag3}52+,{Ag3}62+, {Ag3}72+,{Ag3}82+, [{Ag3}10-δ)]2+,[{Ag3}60-a]6+, [{Ag3}60-β]5+,and [{Ag3}60-γ]4+等Ag3倍數(shù)的物種，說明Ag180是沿著{Ag3}結(jié)構(gòu)單元生長成的籠狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而獲得了Ag180的組裝機(jī)理，即‘銀三角組裝路線’。更為有趣的是，該納米籠還呈現(xiàn)了熱致熒光變色性質(zhì)，室溫下為近紅外發(fā)光(723 nm)，隨著溫度的降低，最大發(fā)射峰呈現(xiàn)30nm的藍(lán)移而且在低溫范圍內(nèi)，最大發(fā)射波長和溫度呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，因此可以作為低溫分子熒光溫度計(jì)材料。
這一成果以直接投稿方式發(fā)表在Proc. Natl Acad Sci USA114 (2017) 12132-12137，www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1711972114。第一作者為山東大學(xué)2017級博士研究生王芝和廈門大學(xué)蘇海峰博士，StanSchein教授和孫頔副教授為共同通訊作者。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，重大儀器研究專項(xiàng)和山東大學(xué)青年學(xué)者未來計(jì)劃的經(jīng)費(fèi)支持，學(xué)院大型儀器中心X-射線單晶結(jié)構(gòu)分析平臺為本工作的單晶結(jié)構(gòu)表征提供了關(guān)鍵支持。
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