Frank-Kasper(FK)相以其杂乱的结构和巨大的使用潜力而广受重视,构筑基元涵盖了原子、分子、大分子聚集体、聚合物和胶体等球体,而球体的硬度和尺度散布对其堆积办法具有决定性的效果。以往的研讨中,FK的组成基元大多为软球形结构,在软球形基元的触摸过程中,球体经过形变构成根据沃洛诺伊镶嵌(Voronoi Tessellation,VT)的多面体结构,从而在完成空间密排的一起减小触摸面积,因而降低了系统的界面能。例如在A15型(Pm3n)立方结构中,一个晶胞包括8个软球基元,其间2个别离占有了极点和体心方位,剩下6个则成对散布在面上。两类球彼此触摸构成十二面体和十四面体,即Weaire-Phelan结构(如图所示)。
近期,西安交通大学资料学院刘峰教授团队与德国哈勒维滕贝尔格马丁路德大学Carsten Tschierske教授协作,在以棒状基元为中心的不对称星形多亲性分子中,初次发现根据四面体网络结构的A15立方相。分子结构如图所示,中心为棒状低聚亚苯基亚乙炔基(OPE),两头为极性的丙三醇形替代基,侧链为非对称支化脂肪链。经过运用差示扫描法、偏光显微镜以及同步辐射小角X射线散射等测验办法,对该结构能够进行了具体的表征和剖析。该结构对应于A15晶胞的德洛奈三角剖分(Delaunay Triangulation,DT),为常见Weaire-Phelan结构的拓扑学对偶,因而经过恰当的拓宽能够制备其它结构的FK相乃至液态准晶结构。
近期,该研讨成果以《四面体液晶网络:根据棒状摆放的A15型Frank-Kasper相》(Tetrahedral Liquid-Crystalline Networks: An A15-Like Frank–Kasper Phase Based on Rod-Packing)为题宣布在化学类旗舰期刊《德国使用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。该论文榜首作者为西安交通大学资料学院博士生陈长龙和德国哈勒维滕贝尔格马丁路德大学Macro Poppe博士,通讯作者是西安交大金属资料强度国家重点实验室刘峰教授以及德国哈勒维滕贝尔格马丁路德大学Carsten Tschierske教授,陕西省软物质世界联合研讨中心与西安交大金属资料强度国家重点实验室为本文榜首单位。该研讨作业得到了国家自然科学基金面上项目、世界协作项目等一起赞助。本作业是刘峰教授领导的团队今年在化学类旗舰期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)(2022, 144, 6936-6945)之后在分子自拼装范畴获得的又一重要研讨成果。