7月21日，記者從西北大學獲悉：該校化學與材料科學學院韓英鋒教授課題組在國際上首次合成了一種基于氮雜環卡賓基元的糾纏立方體。這項成果不僅豐富了分子納米拓撲庫，而且為從簡單的金屬氮雜環卡賓結構單元合成復雜高階拓撲結構提供了新策略，并為進一步探索分子拓撲行為與其理化性質關系，發展基于拓撲結構的功能材料奠定了基礎。

“A-類型”立方體和的其他四種最簡單立方體

韓英鋒介紹，在理論上，正多邊形的數量是無窮的，但是由正多邊形所組成的正多面體卻不是無窮的。古希臘哲學家柏拉圖就給出了這樣一個定義：世界上的正多面體只有五種。這樣的立體圖形也被稱為柏拉圖多面體。正多面體邊在空間內部進一步發生糾纏則構成了糾纏立方體。這種完美的幾何圖形，給了人們很多啟迪，得到科學家、藝術家的青睞。

“2008年，數學家海德等人提出了五種簡單糾纏立方體的圖理論。雖然糾纏立方體的圖形已經被提出，但是迄今為止通過化學合成這些糾纏立方體的例子極少，甚至最簡單的‘A-類型’糾纏立方體的合成仍是極大挑戰。”韓英鋒說，“超分子自組裝化學的快速發展，使復雜拓撲結構的精準構筑成為可能。氮雜環卡賓是一種非常獨特的催化劑，具有易合成、毒性小、空間位阻和電子效應易調控、與中心金屬的配位能力強等特點，成為構筑金屬有機化合物、超分子組裝體以及功能材料的一類重要基元片段。”

糾纏立方體和螺旋化合物的合成過程

多年來，韓英鋒教授課題組專注于功能導向的有機金屬化學、超分子化學、自由基化學研究，在功能化金屬卡賓組裝體的構筑、后合成修飾等領域取得了系列進展。該課題組利用氮雜環卡賓配體與硫化氫反應得到3種不同的有機金屬配合物，通過X-射線單晶衍射證實了其中一種糾纏金屬立方體的拓撲結構和組成。該拓撲結構正是科學家預測“A-類型”的簡單糾纏立方體模型的例證。

相關文章近日發表于國際頂級期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.），西北大學博士研究生馬莉莉和李陽為論文共同第一作者，青年教師孫麗英博士和韓英鋒教授為論文共同通訊作者。

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