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成大:鹼土族金屬可建造超分子盒子

中央社/ 2015.04.30 00:00
(中央社記者張榮祥台南30日電)成功大學研究發現,不具方向鍵結的「鹼土族金屬」也能參與分子組裝,建造超分子盒子,顛覆傳統觀念。

成大這項成果是由化學系教授許拱北率領團隊經多年努力的重大研究,也是一項大突破,預料將帶動許多新的化學反應及新的應用,國際期刊「歐洲化學」( Chemisty-A European Journal)5月4日將刊載團隊的研究成果。

成大指出,分子世界中,分子和分子間會依彼此形狀辨識及吸引力感受,在溶液中自動堆成各式各樣、具有一定形狀的構造,科學上稱為自組裝行為,也稱為超分子自組裝。若以樂高積木的概念來設想,可依積木形狀、大小,由積木自行堆疊成宮殿或變形金剛等。

許拱北表示,超分子自組裝的形狀、結構、種類很多,除自然界的超分子組裝外,也可以人工引導合成。各式各樣的超分子組裝裡,科學界對「超分子盒子」最感興趣,因可在盒子空間裡塞入不同特性的分子或離子,以做出所要的化學反應,或做成科學材料或元件。

早年人工合成分子盒子,都採用有機物質,但難度頗高;80年代發展出以具方向性鍵結的「過渡金屬」合成超分子盒子,此一合成很容易控制盒子的形狀,包括產生90度的角度;此後人工合成都會考慮以過渡金屬合成,但鹼土族金屬因不具方向性,很難加以控制,被排除在外。

不過,許拱北研究團隊採用水熱合成法實驗,得出含鎂化合物,團隊進一步以鎂化合物結合其他化合物,想要得出新的發光化合物,遂加入含銥(具發光特性)的化合物,團隊以X光繞射新的發光化合物所生成的晶體,發現結構竟是「鎂金屬參與建造的3D超分子盒子」。

團隊為證實鹼土族金屬也可建造超分子盒子,決定以簡單的酸鹼中和法重做先前的發現,將甲醇、鹽類加入酸、鹼,發現氫氧化鎂與含銥的分子酸會形成奈米大小的超分子盒子。

許拱北說,長久以來,鈹、鎂、鈣、鍶、鋇等鹼土族金屬,因不具方向性,從不被科學界認為是可參與建造超分子盒子,但這次研究證實鹼土族金屬可參與建造超分子盒子,是科學觀念的突破,徹底顛覆傳統思維,可說是極重大的發現。

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