7月21日，记者从西北大学获悉：该校化学与材料科学学院韩英锋教授课题组在国际上首次合成了一种基于氮杂环卡宾基元的纠缠立方体。这项成果不仅丰富了分子纳米拓扑库，而且为从简单的金属氮杂环卡宾结构单元合成复杂高阶拓扑结构提供了新策略，并为进一步探索分子拓扑行为与其理化性质关系，发展基于拓扑结构的功能材料奠定了基础。

“A-类型”立方体和的其他四种最简单立方体

韩英锋介绍，在理论上，正多边形的数量是无穷的，但是由正多边形所组成的正多面体却不是无穷的。古希腊哲学家柏拉图就给出了这样一个定义：世界上的正多面体只有五种。这样的立体图形也被称为柏拉图多面体。正多面体边在空间内部进一步发生纠缠则构成了纠缠立方体。这种完美的几何图形，给了人们很多启迪，得到科学家、艺术家的青睐。

“2008年，数学家海德等人提出了五种简单纠缠立方体的图理论。虽然纠缠立方体的图形已经被提出，但是迄今为止通过化学合成这些纠缠立方体的例子极少，甚至最简单的‘A-类型’纠缠立方体的合成仍是极大挑战。”韩英锋说，“超分子自组装化学的快速发展，使复杂拓扑结构的精准构筑成为可能。氮杂环卡宾是一种非常独特的催化剂，具有易合成、毒性小、空间位阻和电子效应易调控、与中心金属的配位能力强等特点，成为构筑金属有机化合物、超分子组装体以及功能材料的一类重要基元片段。”

纠缠立方体和螺旋化合物的合成过程

多年来，韩英锋教授课题组专注于功能导向的有机金属化学、超分子化学、自由基化学研究，在功能化金属卡宾组装体的构筑、后合成修饰等领域取得了系列进展。该课题组利用氮杂环卡宾配体与硫化氢反应得到3种不同的有机金属配合物，通过X-射线单晶衍射证实了其中一种纠缠金属立方体的拓扑结构和组成。该拓扑结构正是科学家预测“A-类型”的简单纠缠立方体模型的例证。

相关文章近日发表于国际顶级期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.），西北大学博士研究生马莉莉和李阳为论文共同第一作者，青年教师孙丽英博士和韩英锋教授为论文共同通讯作者。

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