由于阿克伦大学最新的尖端聚合物研究，大分子科学将不得不在其词典中增加一个新的大分子。由亚利桑那大学高分子科学与高分子工程学院教授郑正德（Stephen z.d Cheng）领导的研究小组，通过创造一种原始的巨型四面体，在设计和合成大分子（现代聚合物的骨干）方面发明了一种新的思维途径。
主要的技术进步很大程度上是由新材料的发现推动的，这项工作开辟了一个全新的研究方向。这项工作是与中国北京大学和日本东京大学的研究人员合作完成的。他们的研究成果发表在2015年4月24日的《科学》杂志上，为大分子科学开辟了一个全新的研究领域。
郑振德博士
构建大分子的独特挑战是保持它们的材料特性。这需要在纳米尺度上为特定任务设计和制造材料的能力。程和他的团队问自己，“我们需要什么样的结构来转移和放大微观功能到宏观属性？”
开辟新天地
在美国国家科学基金会于2009年开始资助的早期巨型表面活性剂研究的基础上，程和他的团队致力于开发一类新的巨型多面体。这些精确功能化的纳米颗粒是通过将分子几何结构从传统的一维巨型表面活性剂扩展到最容易使用的三维四面体形状来实现的。Cheng解释说：“以前从未在软物质中做过，在软物质中，它的工程可能特别有用，并且花了3年的时间来设计和合成。”
四面体是由四个三角形面组成的多面体，其中三个面在每个角或顶点相交。它有六条边和四个顶点。
由于这些新的大分子是精确和人工控制和设计的，它们的发现为以原子精度构建新的构建块提供了巨大的机会。“由于‘点击’合成，这个系统在核心结构、纳米粒子功能和特征尺寸方面是高度可调的，”Cheng说。这些超分子结构的概念和形成机制可以扩展到其他具有不同拓扑结构和化学成分的巨大多面体分子，为科学家们提供了一种新的思考方式来回答“我们如何将分子组织成有序的复杂结构？”
研究回顾
他们的研究进展可以概括为三个基本阶段。利用计算和数据驱动的方法，Cheng和他的团队首先设计和合成了巨大的四面体，通过在四面体顶点引入不同的功能来产生精确的位置相互作用。然后，他们发现了一个选择性的、多步骤的组装过程，这些巨大的四面体产生了高度有序的超分子晶格，包括纳米尺度上的Frank-Kasper A15相。最后，他们在透射电子显微镜下观察到Frank-Kasper A15相在实空间中的结构晶格，这本身就是一种新颖的行为。
这是A15阶段的示意图。
这种新型混合材料涵盖了各种新应用的发展。Cheng的团队正在与来自各个领域的专业人士合作，询问：“什么问题需要解决？”你需要什么？”这一过程有助于确保材料可用于创造商业上可行的解决方案。
Cheng预测，这种新的大分子可以为一类具有创新电、磁和光学功能的新型先进功能材料提供以前未被探索过的研究。“例如，”Cheng说，“我们目前正在探索具有软物质特征的轻陶瓷材料的有趣功能特性，通常被称为‘软陶瓷’。“与普通陶瓷的脆性相反，这些结构表现出一定的机械弹性。”
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