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配位聚合物是由金屬離子和有機(jī)配體通過(guò)配位作用而形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因具有優(yōu)異的光、電和磁學(xué)性質(zhì)而在催化、生物成像、光熱治療和藥物輸送等領(lǐng)域表現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景。它們的性質(zhì)在很大程度上決定于體系中的金屬離子，發(fā)展普適合成配位聚合物微球的方法具有重要應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的合成方法為：在模板上生長(zhǎng)不同的配位聚合物，通過(guò)刻蝕模板，得到產(chǎn)物；缺點(diǎn)主要有由于金屬離子和配體的作用力的差異，需要優(yōu)化反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)不同的配位聚合物在模板上的生長(zhǎng)，使合成變得復(fù)雜且耗時(shí)。

黃維院士團(tuán)隊(duì)在前期納米顆粒體系離子交換反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種通過(guò)離子交換來(lái)合成配位聚合物微球的普適方法。具體為：在合成Co2+-PA（鈷-植酸）空心微球的基礎(chǔ)上，在路易斯酸堿理論的指導(dǎo)下，探索了其和不同金屬離子（包括堿土金屬離子，過(guò)渡金屬離子和稀土金屬離子等）的交換行為，實(shí)現(xiàn)了空心微球中金屬離子的全部和部分的交換。主要的發(fā)現(xiàn)有：強(qiáng)酸性的金屬離子（比Co2+強(qiáng)）能夠快速實(shí)現(xiàn)起始Co2+-PA空心微球中Co2+的交換，且產(chǎn)生形變；中等酸性金屬離子（和Co2+相當(dāng)）的交換能力和離子半徑相關(guān)，離子半徑略大的有利于交換反應(yīng)；弱酸性金屬離子完全取代Co2+離子則較難。這主要是因?yàn)橥鈦?lái)的金屬離子需要和植酸中的不同磷酸根配位，當(dāng)其和磷酸根的作用力較?。ㄈ跛釓?qiáng)堿）且離子半徑較小時(shí)，很難進(jìn)行完全的離子交換。在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)，軟硬酸堿理論可以進(jìn)一步地解釋所得產(chǎn)物在酸性介質(zhì)中的穩(wěn)定性，且產(chǎn)物在模擬生理?xiàng)l件具有良好的生物相容性。這一方法的另一特點(diǎn)為：通過(guò)全部或部分的離子交換，可以在空心微球中引入功能性金屬離子，拓展產(chǎn)物在生物成像、藥物遞送和催化領(lǐng)域的應(yīng)用。

相關(guān)研究成果以“A General Strategy for Hollow Metal-Phytate Coordination Complex Micropolyhedra Enabled by Cation Exchange”為題，于近日在國(guó)際頂級(jí)期刊Angewandte Chemie International Edition（德國(guó)應(yīng)用化學(xué)）以熱點(diǎn)文章發(fā)表（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI：10.1002/anie.202005892）。陳美玲為文章的第一作者（團(tuán)隊(duì)的研究助理），黃維院士和劉小網(wǎng)教授為文章的共同通訊作者。文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202005892。

西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院（IFE）是以有機(jī)電子與柔性電子領(lǐng)域的代表性人物黃維院士領(lǐng)銜、學(xué)科高度交叉融合的綜合性研究機(jī)構(gòu)，研究院旨在通過(guò)解決柔性電子研究中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，孕育顛覆性技術(shù)，打造創(chuàng)新引領(lǐng)、國(guó)家倚重、社會(huì)信任、國(guó)際知名的高端科技智庫(kù)，同時(shí)服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、“一帶一路”倡議和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成高端創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)引領(lǐng)示范效應(yīng)，支撐國(guó)家軍民融合戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展實(shí)現(xiàn)換道超越和開(kāi)道超車，打造柔性電子國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展建設(shè)支撐平臺(tái)。研究院圍繞柔性有機(jī)電子、納米電子、生物電子、先進(jìn)能源、印刷電子、塑料電子等研究方向，已建成“柔性電子材料與器件工業(yè)與信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“陜西省柔性電子重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“西安市柔性電子重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和“西安市柔性電子工程技術(shù)研發(fā)中心”等研究平臺(tái)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室面積逾12400平方米，建設(shè)投資4000多萬(wàn)元，擁有核磁共振波譜儀、共聚焦成像系統(tǒng)、多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器、真空鍍膜及手套箱一體設(shè)備、高效液相色譜、光電測(cè)試系統(tǒng)、細(xì)胞能量代謝實(shí)時(shí)測(cè)定儀、小動(dòng)物活體光學(xué)成像系統(tǒng)、熒光光譜、中壓層析儀等實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析裝置，可以為高水平科研與技術(shù)研發(fā)提供支撐。