近日，东北大学理学院周炯教授课题组及合作者在超分子化学领域取得突破进展，相关成果“Separation of benzene and toluene associated with vapochromic behaviors by hybrid[4]arene-based co-crystals”发表于国际顶级期刊Nature Communications。东北大学周炯教授课题组2021级硕士研究生陈靖宇为该论文的第一作者，东北大学为第一完成单位，通讯作者为东北大学周炯教授、清华大学喻国灿研究员和浙江大学王孟宾博士。

致变色材料是指在气体或者蒸汽分子进入材料内部后，可以引发其内部分子堆积发生变化，进一步引发其颜色或者发光性质变化的材料，在环境监测和污染检测方面受到人们的越来越多的关注。近年来，共晶为制备多功能气致变色材料提供了一种独特的方法。大环化学与共晶工程的结合促进了超分子科学中具有气致变色行为的材料的发展。

基于此，本工作设计合成了一种新型大环主体杂[4]芳烃(H)，并通过富电子的H与缺电子的TCNB的络合得到了一个大环共晶体。H-TCNBα作为气致变色材料，由于Bz和Tol的选择性吸附，其颜色由棕色变为黄色。然而，当H-TCNBα捕获Cy和Py时，结构和颜色都没有改变。H-TCNBα能将Bz与Tol分别从Bz/Cy和Tol/Py中分离出来，纯度为100%。此外，H-TCNBα作为吸附剂可以将Cy的纯度从98.00%提高到99.72%，Py的纯度从97.94%提高到99.35%。单晶x射线衍射、PXRD分析和理论计算证明了H-TCNBα的吸附和气致变行为的机理源于H-TCNBα捕获不同蒸汽时的固相结构转变。吸附和解吸之间的可逆转化使H-TCNBα具有很高的可回收性。

该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、重质油全国重点实验室开放课题和东北大学的大力支持。

入职三年来，周炯教授课题组在超分子化学领域取得系列重要进展，已发表高水平论文16篇，申请/授权国家发明专利15项。担任Carbon Energy,Asian Journal of Pharmaceutical Sciences,VIEW, Smart Molecules,Exploration,eScience等期刊青年编委。入选沈阳市高层次领军人才（2021年），国际先进材料学会会士（2022年），国际科学组织Vebleo协会会士（2022年），国际先进材料学会科学家奖（2023年），全球前2%顶尖科学家（2023年）等。在学生培养方面，指导的博士生获得国家奖学金（2023年），本科生获得东北大学校级优秀毕业论文（2023年），以及多名学生获得校内外创新创业与科研奖励等。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45592-6