壓力誘導超分子組裝及其功能化研究

《壓力誘導超分子組裝及其功能化研究》是依託吉林大學，由鄒勃擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：壓力誘導超分子組裝及其功能化研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：鄒勃
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

設計與製備典型的層狀超分子和基於不同主客體相互作用的超分子材料，研究高壓下不同弱鍵相互作用在超分子體系中的協同規律和競爭機制，實現高壓下層狀超分子體系和主客體超分子體系新的組裝方式。一方面，對已知含能和富氫超分子體系進行高壓研究，研究和總結超分子體系在高壓下的穩定性和變化規律，探索功能超分子體系在高壓下的新結構和新性質；另一方面，利用超分子化學對有機分子進行預組裝，研究高壓下的化學反應和組裝，進一步研究壓力敏感性高的功能高分子材料，總結高壓下不同弱相互作用的協同規律和在預組裝反應中的作用，探索高壓下基於預組裝反應產物的超分子體系的新結構和新性質。嘗試通過適當的方法將高壓相“保留”至常壓，為超分子化學組裝和功能化研究提供新的思路和拓展新的領域。

結題摘要

壓力是獨立於溫度、組分的影響物質結構和性質的基本變數，並在科學研究中起著越來越重要的作用。在本項目的資助下，我們利用自主設計搭建的高壓原位吸收、發射、紅外和拉曼光譜等多種高壓原位光譜實驗測量系統，進行了基於預組裝的高壓反應、高壓下分子間弱鍵變化規律及其協同效應，高壓下分子堆積模式調製以及高壓下電荷、質子和電子轉移等領域。幫助我們更好地理解高壓下新的組裝行為，壓力在高壓反應中的物理化學意義，以及高壓在光電功能材料、高能密度材料、富氫材料和負壓縮材料中潛在的套用前景。四年來，我們共發表包括J Am Chem Soc、Angew Chem Int Ed和Adv Mater等雜誌在內的SCI檢索文章70餘篇。 我們系統地研究了高壓下壓致變色材料（電荷轉移、質子轉移、電子轉移、調製堆積方式以及分子平面化等）、基於預組裝的高壓反應和超分子加合物高壓下的奇異變化（壓力誘導組裝、壓力下不同分子間相互作用的協同效應、負壓縮、多晶型的變化和粉晶到晶體的轉變等）等幾種材料中的分子間相互作用、組裝方式的改變及壓致組裝後的新功能。1、高壓下的分子組裝：與共價鍵相比，相對較弱的非共價鍵更易為外界壓力所改變。壓力可以調控分子間相互作用，實現從一種組裝體到另一種組裝體的轉變。2、高壓下的光電功能材料光學性質調製：有機共軛分子壓致變色現象的產生主要取決於分子自身構象和分子間堆積模式的改變。壓力能更有效地縮短分子間距離，獲得更緊密的分子堆積，提高分子的共軛程度，導致了發射波長的顯著紅移。3、基於預組裝的高壓反應：在超分子體系中，壓力可以使范德瓦爾斯半徑減小，鄰近的官能團靠近。重新排列的官能團之間增強的相互作用中可促使鄰近的分子間發生化學反應。4、超分子加合物和金屬有機框架化合物在高壓下發生了負壓縮特性：在壓力環境下，材料一般表現為收縮，即沿晶軸向有正的壓縮率。但通過特殊設計的超分子材料可在壓力下沿某個晶軸（或晶面）向表現出負的壓縮率。