德国波恩大学团队光驱动金属有机胶囊实现非平衡态组装
2026-05-10 17:41
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维度网讯,德国波恩大学的Larissa K. S. von Krbek团队利用钯与一种光敏配体,成功制造了能够在光照下改变形状的微型自组装金属有机“胶囊”。这种配体经特殊设计,在常态下会形成两种结构的混合物并处于平衡状态。

通过紫外光和可见光(包括阳光)照射,研究人员观察光能否单独将体系推离热力学平衡并维持新状态。实验显示,配体的“E”构型自然产生三角形胶囊(约占78%)和灯笼形胶囊(约22%)的混合物。紫外光照使所有E型胶囊转变为仅能生成灯笼形胶囊的“Z”构型;随后可见光又把配体恢复为E型,但此时它只会重建灯笼形结构,而不再产生三角形。

这一光驱动的“信息棘轮”机制使得连续白光或日光驱动E与Z不断互变,使灯笼形胶囊持续累积,尽管它在平衡态下并非热力学最稳定的产物。该研究证明,仅凭光照就能自主驱动分子系统离开平衡并保持其中,类似于生物体利用能量维持非平衡态的方式。

这种金属有机胶囊的构筑方法为开发光驱动分子机器与材料提供了新思路,此类系统可存储化学能、执行机械功或控制反应路径,无需复杂的外部定时刺激。该方法还有望拓展到光控反应级联和自适应材料领域,利用环境光甚至阳光主动维持材料的结构与功能。

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