从源头创新到交叉融合: 超分子配位化学的研究前沿与展望

发布时间：2026-09-23来源：中国科学杂志社

超分子配位化学作为连接传统配位化学与现代超分子科学的桥梁, 致力于通过金属-配体配位驱动, 协同多种弱相互作用, 实现从离散分子单元/砌块到复杂功能体系的多级有序组装。这些组装体系因其结构可设计、独特的空腔/孔道、柔性可逆的键合作用, 以及金属中心独特的能级结构, 在分子识别、催化、吸附分离、药物递送、智能材料等领域展现了广泛的应用前景。

超分子配位化学的研究对象覆盖从离散金属团簇到无限延伸框架, 从零维分子团簇/笼/多面体/容器到三维有序框架结构等多种跨尺度体系, 包括但不限于: 金属团簇、金属-有机笼(metal-organic cages, MOCs)、金属-有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)及其构建的多级有序组装体系(如团簇烯、团簇组装体等)。超分子配位化学的核心要义在于通过弱键/作用、多位点协同、动态/可逆等作用, 多尺度模拟生命体系中普遍存在的高度精确的自组装过程, 旨在从分子水平上揭示“化学结构-组装过程-宏观功能”之间的内在逻辑关联。有别于以共价键为主导的化学合成过程, 分子自组装过程为创制新一代智能材料、自适应系统与精准功能器件提供了全新的科学思路与技术路径。

2016年诺贝尔化学奖授予Jean-Pierre Sauvage、James Fraser Stoddart和Bernard Lucas Feringa, 以肯定他们在分子机器设计与合成领域所取得的杰出成就; 2025年诺贝尔化学奖则授予Susumu Kitagawa、Richard Robson和Omar M. Yaghi, 以表彰他们在金属-有机框架领域的开创性贡献。这两项诺贝尔奖的授予, 印证了超分子配位化学对推动科学进步、驱动应用变革与引领未来创新的巨大作用。

为了进一步总结超分子配位化学领域的最新研究进展并凝练关键科学问题, 国家自然科学基金委员会化学科学部资助的“超分子配位化学交叉学科研讨会”于2025年12月在广东省广州市举行。基于研讨成果, 《中国科学：化学》近期发文，系统总结了超分子配位化学领域国内外的最新研究进展。

在合成方法学方面, 综述了从经验试错向理性精准构筑的转变;
在表征技术方面, 阐述了从平均静态结构向局域动态解析跨越的新策略;
在功能应用方面, 梳理了从分子精准构筑向实用化效能突破的代表性进展。

最后, 文章凝练了该领域面临的关键挑战与机遇, 从源头创新、交叉融合和需求导向三个维度展望未来发展方向, 旨在推动超分子配位化学更有效地服务国家重大需求。

超分子配位化学的研究体系及适用的新兴合成方法学

超分子配位化学的先进表征技术

超分子配位化学领域的功能应用

文章详情

危荣佳，宁国宏，李丹* , 雷浩*. 从源头创新到交叉融合: 超分子配位化学的研究前沿与展望. 中国科学：化学，2026，https://doi.org/10.1360/SSC-2026-0097

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