【引言】

    多重的蛋白質(zhì)鏈天然自發(fā)組裝成巨大的、精確的、復(fù)雜的功能二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)。這激發(fā)科學(xué)家研究“可折疊”與“自組裝”的機(jī)理。晶體工程使得化學(xué)家模擬類病毒的多面體結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)是從簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元自下而上的構(gòu)建高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。而這個(gè)挑戰(zhàn)的攻克在科學(xué)家的不斷探索下似乎上升了一個(gè)新的臺(tái)階。

    【成果簡(jiǎn)介】

    北京時(shí)間2017年4月21日，美國(guó)西北大學(xué)Omar K. Farha （通訊作者）等人在Science上發(fā)表了一篇題為“Bottom-up construction of a superstructure in a porous uranium-organic crystal ”的文章。該研究組報(bào)道了一例有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)單元構(gòu)建的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的基于鈾的介孔MOF，即NU-1301 。結(jié)構(gòu)包含10個(gè)鈾節(jié)點(diǎn)和7個(gè)羧酸鹽配體；在173.3埃的立方晶胞中包含816個(gè)鈾節(jié)點(diǎn)和816個(gè)有機(jī)配體—在非生物材料中是迄今發(fā)現(xiàn)的最大晶胞。立方體組成五角和六邊的柱狀次級(jí)結(jié)構(gòu)，然后是四面體和金剛石四級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的史無(wú)前例的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 得到的三級(jí)結(jié)構(gòu)的空穴內(nèi)徑達(dá)到5.0nm和6.2nm，是迄今為止報(bào)道的最低密度的MOF。

    【圖文導(dǎo)讀】

    圖1：在介孔MOF即NU-1301中的立方體結(jié)構(gòu)單元

   （a）由8 [UO2（RCOO）3]?單元和12個(gè)橋連配體構(gòu)建的立方八面體；

   （b）兩個(gè)立方八面體通過分享一個(gè)三角面連接；

   （c）由5個(gè)立方八面體構(gòu)成的五角柱和6個(gè)立方八面體構(gòu)成的六角柱；

   （d） 籠狀結(jié)構(gòu)NU-1301表現(xiàn)出類 MgCu2-結(jié)構(gòu)。

    圖2：在介孔MOF即NU-1301中的立方體結(jié)構(gòu)形成超晶格上層結(jié)構(gòu)的排列

   （a）立方八面體的初級(jí)結(jié)構(gòu)；

   （b）五角柱和六角柱的次級(jí)結(jié)構(gòu)；

   （c）三十二面體和校正后的hexa-kaidecahedron 的三級(jí)結(jié)構(gòu)；

   （d） 四面體和類金剛石的四結(jié)構(gòu)；

   （e） 由NU-1301 中由四級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

    圖3：由鈾原子和配體頂點(diǎn)構(gòu)成的瓷磚圖所描述的NU-1301的nun結(jié)構(gòu)

    藍(lán)色代表[86] ， 黃色代表[85, 102]，紅色代表 [86, 122] ，棕色代表[1012]，綠色代表 [1012, 124] 。

    圖4：介孔MOF即NU-1301的吸附解吸附性質(zhì)和P-XRD圖

   （a）NU-1301在85K時(shí)吸附Ar的吸附解吸附曲線；

   （b） NU-1301的P-XRD圖。