与传统平面分子相比，具有弯曲与扭曲构象的非平面分子在发光、电子传输和手性调控等方面展现出更为独特且优异的性能。其中，具有负高斯曲率的双曲抛物面分子（又称鞍形分子）因其独特的空间构型、美学特征及在光电器件领域的应用潜力，近年来受到广泛关注。如何将这类负弯曲分子进行定向组织，构筑结构明确、功能可调的超分子超结构，成为当前研究的前沿热点。然而，由于其非平面结构特征，分子在堆叠与取向过程中难以实现精确调控，将其组装为高度有序、结构新颖的超结构仍面临巨大挑战。因此，实现双曲抛物面分子的可控组装与有序超结构构筑，已成为该领域亟待突破的重要科学问题。
近日，课题组设计并合成了一种结合二苯并噻吩与环己二胺基团的“刚柔并济”型双曲抛物面拓扑单体。该单体首先通过π-π相互作用形成稳定二聚体，随后在不同溶剂环境调控下诱导特定C-H···π作用，进一步构筑出呈“榫卯型”和“之字型”排列的一维超分子柱结构。这些一维超分子柱进一步通过C-H···S氢键作用实现横向扩展，最终形成两种不同构型的二维超结构（2D HPS-MT 与 2D HPS-Z）。透射电子显微镜、原子力显微镜及理论计算等多种表征手段在溶液相中验证了其分级自组装路径。性能测试表明，2D HPS-MT 在二次谐波响应方面表现更为优异：在1064 nm激发、泵浦功率100 mW条件下，其信号强度达到 1.5 × 105，高于 2D HPS-Z 的1.1 × 105；同时，2D HPS-MT的极化率（87.5%）亦高于2D HPS-Z（81%），这与其二维超结构中更为显著的非中心对称排列密切相关。该研究实现了双曲抛物面分子从分子尺度到二维超结构的分级精确调控，为负曲率分子的可控组装提供了新策略，也为高性能有机非线性光学功能材料的分子工程设计开辟了新的方向。
相关研究成果发表于《Nature
Communications》(Nat. Commun. 2026, 17, 1852)。课题组已毕业的霍宏彬博士和张芸榕硕士为论文共同第一作者，博士后张居安和田威教授为论文通讯作者。
（全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-68567-1）