三维纳米有序网络结构在传输介质材料、膜分离材料、纳米模板领域等有巨大的应用潜力，这些有序网络结构通常与三重周期性极小曲面(triply periodic minimal surface， TPMS)有着密切联系。已报道的三维有序网络结构包括基于螺旋二十四面体(gyroid，G)的双三节点网络以及交替三节点网络、基于金刚石型极小曲面(diamond，D)的双四节点网络结构和单四节点网络结构以及基于简单极小曲面(primitive，P)的单六节点网络结构以及双六节点网络结构。这些TPMS相对比较简单，其亏格都是3并且将空间均分成两个相同的部分。而I-WP(I-Wrapped Package)型极小曲面的亏格为4，并且将空间分为不相同的两个部分，因此与之相关的自组装结构尚未见诸于报道。

近期，西安交通大学材料学院刘峰教授团队与德国哈勒-维滕贝尔格大学Carsten Tschierske教授团队合作，首次发现了基于I-WP型三重周期性极小曲面的八节点纳米网络结构。不同于以往报道的TPMS，I-WP型极小曲面的亏格为4并且将空间划分为两个不同的子区域，一边为八节点的开放网络结构，另一边为四节点的截角八面体网络结构。本研究以星形多亲性小分子为组装基元，构筑八节点的开放网络结构。其中分子两端的极性基团依靠氢键相互作用结合形成八重节点，内侧苯环全氟化的低聚对苯基乙炔基刚性基团依靠π-π共轭作用形成网络骨架结构，液态的脂肪侧链则填充剩余的空间。基于同步辐射光源的略入射小角X射线散射实验结果，证明自组装结构是体心立方结构，空间群为Imm；基于粉末样品的小角X射线散射结果，研究人员运用傅里叶变换重构结构的电子密度图，结果显示样品形成有序的八节点网络结构。此外，研究人员基于八节点网络结构对实验结果进行模拟，模拟结果与实验结果非常吻合，进一步证明该结构的合理性。对于该八节点开放网络结构的形成原因，作者采用半定量的dV/dr曲线进行探究，发现该结构由四方柱状结构在升温条件下形成，从而与实验结果一致。

该研究成果以“液态有机网络：基于体心立方的液晶八节点网络结构 (Liquid Organic Frameworks: A Liquid Crystalline 8-Connected Network with Body-Centered Cubic Symmetry)”为题发表在化学类旗舰期刊德国应化(Angew. Chem. Int. Ed.)上。论文第一作者为西安交大材料学院博士生陈长龙以及哈勒大学Macro Poppe博士，通讯作者为刘峰教授和Carsten Tschierske教授，西安交大金属材料强度国家重点实验室为本文第一单位。该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目以及国际合作项目等共同资助。

刘峰教授领导的功能软材料团队成立于2013年，研究方向涉及软材料的基础理论、制备合成、物理与化学特性。本工作是刘峰教授领导的团队2020年在化学类旗舰期刊Angew. Chem. Int. Ed.(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 2725-2729; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 10143-10150)上发表的第三篇研究成果。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008784