研究實現分形結構從二維到三維柏拉圖多面體

　　記者1月6日從廣州大學獲悉，該校大灣區環境研究院教授王平山團隊設計合成了一系列配體單元，利用配體之間的高效識別能力，成功將Sierpiński分形結構由二維拓展到三維。相關研究發表于《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.），并被選為熱點論文（Hot Paper）。

　　分形這一概念是由科學家Benoit Mandelbrot于1975年首次提出，是指具有一定形狀的子單元以某種方式重復排列形成與子單元具有相似結構的組裝體。在過去的幾十年里，分形理論被廣泛應用于數學、美學、自然科學、工程技術、計算機科學等領域，其中以Waclaw Sierpiński命名的Sierpiński三角形是最著名的分形結構之一。

　　目前，科學家們采用不同的方法，如動態共價鍵和超分子相互作用（如：氫鍵、鹵鍵、配位鍵等）合成了大量的Sierpiński三角形分形結構。然而，目前科學家們采用的方法成果大多局限于二維平面，而三維空間的Sierpiński分形結構的研究仍處于起步階段。

　　在該項工作中，研究人員設計合成了截角三角形金屬有機配體L1，和三個與其具有互補單元結構的有機配體L2、L3和L4，利用這兩種配體之間的高效識別能力，通過與金屬離子組裝分別得到二維的Sierpiński三角形ST-1，和三維的Sierpiński四面體ST-T、Sierpiński八面體ST-O，成功將分形結構由二維拓展到三維。

　　該研究通過構筑具有穩定框架結構的金屬有機配體和具有互補幾何結構的不同主題的有機配體，通過自組裝分別首次報道了分形三維的Sierpiński四面體和Sierpiński八面體。該兩個柏拉圖多面體的四個面皆是由Sierpiński三角形組成。

　　該工作展示了配位驅動精準合成復雜結構的高自分類、自識別能力，為特異性功能化三維超分子籠材料的構筑提供了新思路。此外，該類超分子結構具有易功能化的內部空腔結構，在催化、藥物運載、分離材料、主客體化學等領域提供了潛在的應用場景。