近年来，吴立新教授课题组将多金属氧簇与多种有机组分相结合，构筑了一系列二维和三维有序超分子骨架结构。通过简单抽滤的方式即可制备面积不受限制的分离膜（Nat. Commun.2020,11, 425），从而实现小尺寸纳米粒子的高选择性、高精度和高效分离。利用骨架结构中的纳米级孔道和构筑基元的电负性，成功实现了基于尺寸选择性和电荷选择性的小分子、纳米粒子和蛋白质的精确分离（Nat. Commun.2023,14, 975;Adv. Sci.2023,10, 2207047）。考虑到手性对映体分离的重要性，在超分子组装体中引入手性位点，具有螺旋沟道的一维超分子聚合物原理上也可用于高选择对映体的渗透拆分。

不同于传统高分子，超分子聚合物是一类由单体通过非共价作用聚合形成的具有大分子链结构与性质的组装体。键合的动态特性使其成为一类具有丰富功能的软材料。从拓展超分子聚合物边界、实现其功能化应用角度出发，纳米尺度单体基元（如纳米颗粒、团簇等）的超分子聚合亦具有重要意义。但是由于其结构各向异性特征不够典型，同时有限的表面修饰导致单体构象适配性较差，已报道的结果主要遵循逐步生长的机理。因此，粒子单体的超分子聚合是否只存在链增长的聚合方式成为新的科学问题，也是解决前述设想面临的挑战。

以此为起点，基于吴立新课题组开创的表面活性剂包覆多金属氧簇溶液自组装认识，利用静电复合构筑了一类多金属氧簇超分子复合物单体（图1），在有机相中获得了长度超过20 μm、均一且稳定的螺旋单链多金属氧簇基超分子聚合物，且聚合物链的排列状态可以通过多种手段调控（图2）。系统的结构表征与性质研究证实了聚合的两阶段成核–延伸生长过程，并伴随着分子手性构型限制的聚合空间立体选择性与自分类现象（图3）。利用多金属氧簇基超分子聚合物的类高分子柔性，通过简单抽滤制备厘米级柔性渗透膜可实现尺寸筛分的不同手性小分子底物的高效对映体拆分，获得高达98%的立体选择性。这种高选择性来源于不同手性的被分离底物在跨越渗透膜过程中与螺旋弯曲沟槽孔道的匹配程度不同，从而产生了扩散差异，而孔道大小也决定了底物的尺寸选择性。

图1. 离子复合物（iCOM）单体及其超分子聚合物HSP链的制备

图2. 超分子聚合物HSP链的结构表征

图3.伴随手性自分类的簇基单体的成核–延伸生长聚合过程及其渗透膜对映体分离研究示意图

总之，该项工作成功地将成核生长机理从小分子单体扩展到纳米粒子单体的超分子聚合领域，发现了粒子聚合的新机制。这一成果亦成功的将超分子骨架分离膜体系发展到了一个新阶段，所建立的多金属氧簇超分子聚合体系为粒子体系的成核–延伸生长聚合提供了范例。一维螺旋超分子聚合物的组装结构与性质调控为后续粒子基手性超分子聚合物的设计提供了借鉴，其单链螺旋结构促进的功能化拓展了手性超分子聚合物杂化软材料的应用场景。最新的相关研究以“Stereospecific supramolecular polymerization of nanoclusters into ultra-long helical chains and enantiomer separation”为题发表在《Nature Communications》杂志上（Nat. Commun.2024,15, 8033）。文章第一作者为beat365博士研究生朱泽熙，通讯作者为吉林大学吴立新教授和中科院化学所刘鸣华研究员。