近日，我校新型功能材料重点实验室段海宝教授研究团队在国际化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》）上（DOI: 10.1021/jacs.9b07518 IF=14.69）发表了题为“Thermally Activated Transient Dipoles and Rotational Dynamics of Hydrogen-Bonded and Charge-Transferred Diazabicyclo [2.2.2]octane Molecular Rotors”的研究论文，段海宝教授为通讯作者，南京晓庄学院为通讯单位，合作单位为美国加州大学洛杉矶分校。《美国化学会志》是化学和材料领域的顶级期刊，最新影响因子为14.69，位列JCR中Q1区。
分子机器是近年来的研究热点，2016年诺贝尔化学奖就授予在人工分子机器领域贡献巨大的Sauvage、Stoddart以及Feringa三人。受自然界生物分子机器启发，从化学角度设计人工分子机器成为众多科学家追求的目标。在一定程度上，科研工作者已经实现了溶液状态下分子机器的定向旋转，相对于自由空间的溶液态，在晶态时，由于受到旋转空间限制、邻近分子的位阻和排斥作用以及结晶溶剂等影响，其旋转速率将大大减小。然而，分子机器在限制空间内的运动具有更重要的实际应用价值。该论文采用弱的氢键作用将高对称的1,4-双环[2.2.2]辛烷分子转子与大体积定子连接，实现了分子转子在固态状态下的快速旋转。在目前所报道的固态分子机器研究中，转子与定子多是通过σ键（旋转轴）共轭相连。因此，转子旋转必须破坏共轭体系，所需要的活化能高。该论文采用氢键为旋转轴，其转子旋转速率明显高于在σ键以及几乎无能垒的炔基体系且旋转活化能较低。论文通过CPMAS 15N NMR、2H NMR 和 1H NMR T1 spin lattice-relaxation 实验发现了有趣的热激活瞬时偶极矩，并阐述了热激活的质子转移诱导了介电响应。本论文为设计新的电有序固态分子机器提供了一个新的思路。近年来，段海宝教授研究团队与美国加州大学洛杉矶分校Miguel教授合作在固态分子机器方向取得了一系列有意义的研究成果，部分成果（ACS central science, 2016, 9. 608. IF = 12.83）被Nature（自然）子刊作为研究热点文章专刊报道。
该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省六大人才高峰以及南京市重点实验室项目的支持。
化合物的质子转移示意图及局部铁电筹的形成
供稿：环境科学学院
