超分子作用在构建复杂的分子组装体中起着举足轻重的作用。自然界中存在多种多样的功能超分子结构：从生物膜到细胞器，从单细胞生物到多细胞生物。借助于非共价键结合形成的多层次有序结构在植物界和动物界各自执行着特定的功能，贯穿于生命的初始、生长、发展以至于终结。受自然界的启发，研究者已经制备了各种基于超分子作用的新型材料体系。扬州大学孙燕课题组长期从事功能分子自组装研究，研究方向为基于配位铂金属笼、大环分子、有机半导体分子、高分子等构建单元的设计合成及其自组装行为。作为最重要的超分子作用之一，配位作用通过选择合适的金属中心以及对组装体的分子设计，利用配位驱动自组装制备具有不同尺寸、形状和金属/配体比例的有机金属复合物，包括有机铂金属环/笼，被用于荧光调控、主客体、生物传感、生物医用和催化领域。近期，孙燕课题组对该领域的最新进展进行了系统的总结(Chem. Soc. Rev.2020, 49, 3889)。在前期工作中，课题组利用基于铂金属笼作为组装单元构建形成了纳米与微米尺度的纤维(J. Am. Soc. Chem., 2018, 140, 17297,J. Am. Soc. Chem., 2018, 140, 12819)以及正八面体结构(J. Am. Soc. Chem., 2020, 142, 17903)。

随着研究工作的深入，如何将纳/微米尺度的有序性所带来的各种特性通过可加工的材料加以应用，是研究人员面临的挑战之一。因此制备具有纳米级精确度的宏观大尺寸材料具有重要的理论价值及应用前景。为了解决这个难题，孙燕课题组与宁波大学陈重一课题组合作，利用基于四乙烯基苯（TPE）的铂金属笼作为构建单元，通过对分子自组装的精密调控制备出了具有纳米级精度的厘米级薄膜，尺寸达到6.5厘米（Figure 1）。薄膜是由具有超长纳米线组成，纳米线也由三维重构实验证实。这种薄膜不仅尺寸可控，同时其荧光也具有可调控性，同时厘米级的尺度为基于构建多层次有序结构的材料应用提供了坚实的基础（Figure 2）。这一成果近期发表在J. Am. Chem. Soc.上（J. Am. Soc. Chem. 2020, 142, 17933）。

Figure 1. (a) Design and synthesis ofCage1;(b) partial¹H NMR spectra and (c)³¹P{¹H} NMRofCage1; (d) top view ofCage1 based6.5 cmfilm without and (e) with UVirradiation (l_ex=365 nm); (f)centimeter film after shaking;(g) CLSM images of the centimeter films; (h) TEM and i) STEM image of the corresponding film.

Figure 2Metallacage-centimeter film coated (a) cropper, (b) silica, (c) glass, (d) polyethylene; (e-h) corresponding control experiments coated with nanofibers.