在将分子机器真正“做进材料”的过程中，一个核心难题始终存在：如何在无溶剂的固态环境中，让分子依然能够有序、可控地运动，并将这种微观运动转化为可观测的材料功能。在溶液中，分子马达可以借助周围分子提供的自由空间完成构型变化；而在晶体中，分子紧密堆积、空间受限，往往难以实现持续旋转。因此，如何在保持晶体高度有序和稳定的同时，为分子马达创造足够的活动空间，并实现从“分子转动”到“材料响应”的跨尺度转化，成为分子机器材料化必须突破的关键问题。

针对这一挑战，方千荣团队通过精准的网状结构设计构筑了三维马达COF材料JUC-666。研究人员系统筛选多种结构单元后发现，只有引入带有异丙基位阻的TMDA单元，才能在保证结晶性的同时，为马达预留出适合旋转的自由体积。这种结构相当于在有序晶体中为分子马达设计了“专属旋转空间”，使其在无溶剂的固态条件下依然能够实现稳定、可逆的单向旋转运动。多种结构与光谱表征共同证实，该材料在保持高度有序结构的同时，实现了固态下的持续旋转行为。更重要的是，这种分子级运动不再局限于“能否转动”，而是能够直接转化为实际功能输出。在光照与黑暗切换过程中，材料内部孔道结构发生可逆调节，其对二氧化碳的吸附能力在273 K下变化超过83%。在药物释放体系中，光照能够显著加快释放过程，5-氟尿嘧啶和布洛芬的累积释放量分别提高约50倍和6.8倍。进一步的光照脉冲实验表明，释放量随光照次数呈线性增长，实现了类似“开—关式”的精准调控。即使经历多次循环，材料结构与功能仍保持稳定，展现出良好的可逆性和耐久性。

该研究成果以“A Motor-Integrated Three-Dimensional Covalent Organic Framework with Dual-Mode Functionality”为题发表在Journal of the American Chemical Society上（J. Am. Chem. Soc.2026, 148, 4507−4514）。吉林大学化学学院博士任军霞与内蒙古大学王钰杰研究员为共同第一作者，方千荣教授与鼎新博士后刘耀祖为通讯作者。

图1 分子马达COF的合成示意图以及其双模响应图。

文章连接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c19507