Soumyakanta Prusty, Hung-Kai Hsu, Mahesh Madasu, Alisha Rani, Jun-Hao Fu,
Lin-Ting Lin, Ming-Hao Lee, Ming-Wen Chu, Chun-Hong Kuo, and Yi-Tsu Chan
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 33914–33922

國立臺灣大學 化學系 詹益慈教授
國立陽明交通大學 應用化學系 郭俊宏教授
國立臺灣大學 凝態科學研究中心 朱明文研究員

自然界中常見的嵌套結構，例如病毒殼體包裹遺傳物質，或多層脂質囊泡在細胞間傳遞訊號，展現出高度有序的空間組織與精密的功能分工。相較之下，要在人工系統中於分子層級精準構築類似的複雜結構，始終是超分子化學領域的一大挑戰。研究團隊以「異配位驅動的精準自組裝」為核心，透過取代基立體效應調控策略，設計出第二代互補的三聯吡啶配體對，並有效抑制同源錯合反應的發生，進一步結合多價配體設計，成功實現高選擇性且具可控制性的多組分自組裝，建構出兼具層級結構與卓越穩定性的嵌套金屬超分子籠：外層為截角四面體、內層為八面體，整體尺寸約為8.6奈米。經高場核磁共振（800 MHz NMR）、高解析質譜、小角X光散射（SAXS）及高角環形暗場掃描穿透式電子顯微鏡（HAADF-STEM）等多項技術鑑定，證實該結構為單一且精準的雙層組裝體。該分子籠於溶液中展現極高穩定性，其配體交換半衰期長達七個半月以上，顯著優於一般金屬配位超分子。此外，此嵌套籠同時具備兩種不同尺寸的內腔，可作為奈米反應器使用，能在受限空間中精準調控金屬成核與生長，成功生成粒徑均一的金奈米粒子。此成果不僅揭示多價異源配位於層級結構自組裝中的關鍵作用機制，更為發展功能性超分子材料開啟嶄新方向。