扭結結構廣泛存在于各種工具、材料和建筑。分子結普遍存在于DNA、RNA、蛋白質、聚合物和液晶結構。廣義地說，一個鏈狀分子通過穿插、纏繞和打結形成的閉環結構被稱為分子結。通俗地說，分子結是通過穿插纏繞的分子鏈形成的閉環結構。含有金屬原子的分子結被稱為金屬結。雖然有研究通過一鍋自組裝合成了一些金屬結，但通過控制分子鏈的纏繞和閉環連接來設計合成和制備金屬結有待研究。
中國科學院福建物質結構研究所研究員陳忠寧課題組與華東師范大學教授張亮合作，提出了“配位閉環”策略。這一策略能夠將一個纏繞的金屬配合物轉化為金屬結，為設計合成金屬結拓撲結構提供了通用方法。研究將咔唑-1,8-二炔與Au+/Ag+或Au+/Cu+自組裝，制備出一系列具有[2]-索烴、三葉結及“8”字結拓撲結構。研究通過調節反應物比例，得到Au6Cu4纏繞結構及Au6Cu2和Au8Cu6三葉結。這些特殊的拓撲結構是Cu+離子模板效應和金屬-金屬相互作用的結果。Cu+離子通過與乙炔基π-配位來誘導Au-炔鏈的折疊與穿插；進而，金屬離子通過形成豐富的Au-Cu或Au-Au相互作用以進一步穩定這些扭曲的構型。若將Au6Cu4纏繞結構側邊未配位的-C≡CH基團與線型[AuPh2(CH2)4Ph2Au]2+連接，則轉變為Au10Cu4“8”字結。
研究顯示，改變構建單元的比例導致兩種具有不同化學計量和對稱性（C2或D3）的三葉結和一種纏繞結構形成。雖然纏繞結構是偶然形成的，但可以通過“配位閉環”策略將鏈端連接起來，能夠精準制備41金屬結即“8”字結。這些分子結的磷光性質可歸因于它們的扭結構象，賦予它們優異的剛性。這種剛性最大限度地減少了三重態中的非輻射熱失活過程，使得它們具有優異的磷光性能。
這一基于Au(I)-雙(乙炔基)連接、π鍵合的Cu(I)模板和配位閉環的策略，為獲得各種強磷光納米拓撲結構提供了新方法。
近期，相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學基金、福建省科技計劃項目和上海市自然科學基金等的支持。
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