分子的識別與結(jié)合對于生物系統(tǒng)而言是基礎(chǔ)性的，這一點(diǎn)在酶與底物之間的特異性上得以體現(xiàn)。從這些復(fù)雜的自然機(jī)制里獲取靈感，研究人員已經(jīng)開發(fā)出了模擬生物識別的人工體系。

巴基球（C60）的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著三維碳材料研究中的一個里程碑。然而，隨著更高的富勒烯（Cn，n>7）中異構(gòu)體數(shù)量呈指數(shù)增長，通過分子識別來實(shí)現(xiàn)它們的選擇性富集依舊是一個挑戰(zhàn)。

在一項(xiàng)發(fā)表于《自然合成》的研究里，來自中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的孫慶福教授團(tuán)隊(duì)和來自華中科技大學(xué)的盧興教授團(tuán)隊(duì)展開合作，引入了兩種具有不同對稱性（T 和 S4）的偽立方型金屬有機(jī)籠（MOCs）。這些籠子具有獨(dú)特的腔微環(huán)境，對更高的富勒烯異構(gòu)體展現(xiàn)出了卓越的識別特異性。

利用不對稱配體天然地生成對稱性降低的金屬有機(jī)籠（MOCs），研究人員基于三苯并三奎那烯（TBTQs）合成了兩個偽立方籠，具有 T 和 S4對稱性，這是由 C3-和 C1-對稱的碗形配體所決定的。

在把低對稱性的橢圓形 D2-C76客體封裝進(jìn) S4-4 籠內(nèi)的時候，觀察到從 S4到 C2的對稱性破缺，表明精確的形狀匹配限制住了客體的隨機(jī)旋轉(zhuǎn)。作為對照，高對稱性的 T-3 籠沒有檢測到對稱性降低。

受到這些發(fā)現(xiàn)的激勵，研究人員隨后研究了一對被選擇性識別的高度相似的 C2v對稱的 C78異構(gòu)體，即 C2v(2)-C78和 C2v(3)-C78，它們能夠通過一步 Stone-Wale 變換（SWT）實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。

研究人員發(fā)現(xiàn)，與高對稱性的 T-3 籠相比，低對稱性的 S4-4 籠中 C78異構(gòu)體的旋轉(zhuǎn)限制通過主體化學(xué)位移的變化，更敏銳地反映出了結(jié)構(gòu)差異，并且對稱性降低所帶來的復(fù)雜空隙和恰當(dāng)?shù)男螤罨パa(bǔ)性，是 S4-4 對 C2v對稱的 C78異構(gòu)體具有高識別靈敏度的緣由。

此外，他們揭示，因識別靈敏度提高而產(chǎn)生的結(jié)合親和力的顯著差異，讓 S4-4 成為分離難以分辨的 C2v對稱的 C78異構(gòu)體的有望候選對象。這些發(fā)現(xiàn)突顯了對稱性降低在強(qiáng)化分子識別上的作用。

這項(xiàng)研究體現(xiàn)了通過運(yùn)用對稱性降低策略來探索對更高富勒烯異構(gòu)體進(jìn)行識別的 MOCs，讓 MOCs 家族成為未來對更廣泛的富勒烯異構(gòu)體進(jìn)行識別和分離的有望候選者。