納米螺旋-解旋-再螺旋首次人工實現

據報道，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場中心與南京大學陸輕銥教授、高峰教授課題組，中國科技大學等單位合作，依托該院穩態強磁場實驗裝置（SHMFF），發現一種晶體結構中微妙的競爭和協作關系，在螺旋和解旋產物晶體結構之間建立了微妙的能量平衡，首次實現了納米線與納米螺旋之間的多重可逆變化。研究成果日前在線發表于《自然·通訊》 上。

納米材料扭轉形成螺旋晶體通常比較困難，這種納米螺旋經解旋后再重新螺旋的可逆變化則更不易實現。

研究人員通過固體核磁共振譜和太赫茲譜，表明π-π 相互作用（兩個相鄰芳香環之間的一種相互作用）是螺旋生長中的關鍵作用力，并結合理論計算和各種驗證實驗，推測出螺旋機制來源于縮合反應和π-π 堆積過程之間的競爭作用，這種獨特的競爭生長機制以及生長方式的微觀可調性，是構建細致可調的能量平衡體系、實現螺旋可逆變化的關鍵。他們通過針對性的設計改變分子間作用力，精細調控不同方向生長速度，使整體結構保持不變、能量平衡方向定向改變，成功實現了納米結構的螺旋、解旋和再螺旋。

這項研究提出了一種晶體可逆變化設計的新概念，這種基于調控分子間相互作用促成晶體多重可逆轉化的精細調變技術，為晶體學研究帶來全新視角，使多重復雜可逆過程的實現成為可能。