纳米螺旋—解旋—再螺旋首次人工实现

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科技日报合肥9月6日电 （记者吴长锋）记者6日从中国科学院合肥物质科学研究院获悉，该院强磁场中心与南京大学陆轻铱教授、高峰教授课题组，中国科技大学等单位合作，依托该院稳态强磁场实验装置（SHMFF），发现一种晶体结构中微妙的竞争和协作关系，在螺旋和解旋产物晶体结构之间建立了微妙的能量平衡，首次实现了纳米线与纳米螺旋之间的多重可逆变化。研究成果日前在线发表于《自然·通讯》上。

纳米材料扭转形成螺旋晶体通常比较困难，这种纳米螺旋经解旋后再重新螺旋的可逆变化则更不易实现。

研究人员通过固体核磁共振谱和太赫兹谱，表明π-π相互作用（两个相邻芳香环之间的一种相互作用）是螺旋生长中的关键作用力，并结合理论计算和各种验证实验，推测出螺旋机制来源于缩合反应和π-π堆积过程之间的竞争作用，这种独特的竞争生长机制以及生长方式的微观可调性，是构建细致可调的能量平衡体系、实现螺旋可逆变化的关键。他们通过针对性的设计改变分子间作用力，精细调控不同方向生长速度，使整体结构保持不变、能量平衡方向定向改变，成功实现了纳米结构的螺旋、解旋和再螺旋。

这项研究提出了一种晶体可逆变化设计的新概念，这种基于调控分子间相互作用促成晶体多重可逆转化的精细调变技术，为晶体学研究带来全新视角，使多重复杂可逆过程的实现成为可能。