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当代高分子力化学是一门从分子尺度研究和调控材料对机械力响应性的学科。力敏团(mechanophore)是对机械力有特殊响应的分子或化学键。通常这些分子中会包含一些较弱的化学键，这些化学键在断键或重排过程中会伴随特殊的颜色变化、发光或功能小分子释放等过程，开发新型力敏团是高分子力化学的重要研究方向之一。
闭式笼型碳硼烷发现于上世纪六十年代初(C 2B 10H 12)，包含邻、间、对三种异构体。其中，邻位碳硼烷因其包含一个键长可调的碳碳键而表现出特殊的性质，受到人们的广泛关注。通过控制邻位碳硼烷上两个碳原子的取代基，碳碳键的长度可以拉伸至1.99 Å (图1)。原始邻位碳硼烷碳碳键的键长(1.62 Å)也超AG真人 AG平台过传统碳碳单键键长(1.54 Å)的5%，键长的增加会带来共价键强度的大幅下降( J. Phys. Chem. A2003, 107, 897-898)，因此邻位碳硼烷的碳碳键可能是一个弱键，对其直接施加更大的机械力刺激，可以使该碳碳键拉伸到更长的尺度，有可能进一步突破碳碳键长的极限。
最近，南京林业大学沙野副教授与南京农业大学李翔副教授、南京大学燕红教授三方合作，首次研究了碳硼烷的力学解离行为。研究团队通过零价铜催化的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)制备了在链中心、链末端标记碳硼烷的聚丙烯酸甲酯以及不可切断的苯基对照组。通过稀溶液超声对聚合物链施加拉力，研究了聚合物超声降解动力学(图2)，该预实验表明邻位碳硼烷可以在外界拉力的条件下解离，而间位碳硼烷受力时却不能解离从而表现力学惰性。
研究团队进一步通过对比超声前后的HNMR、BNMR和生色团trapping实验分析并捕捉到了邻位碳硼烷受力均相解离后的硼簇中间体。这些硼簇中间体的贫电子性质使其成为强亲电试剂，可原位触发与醇类物质的反应，形成力化学级联反应(reaction cascade)。
随后作者通过DFT计算，揭示了邻位碳硼烷在模拟受力条件下的结构演化过程与断键受力大小(图3)。基于CoGEF计算，邻位碳硼烷中碳碳键断键需要的外力约为1.4 nN，远低于常规碳碳单键的力学强度(6~7 nN)，断键时碳碳键的键长为1.98 Å，Mayer键级从0.65降至0.42。
该研究开发了新型碳硼烷力敏团，它表现出独特的热力学稳定与受力不稳定性。不同区域化学选择性的碳硼烷呈现截然不同的力学活性。该研究为活化碳硼烷笼型结构提供了新思路，也进一步拓宽了碳硼烷的反应性。该研究为开发基于“超共价键”的力学响应材料奠定理论基础。
南京林业大学理学院沙野副教授为第一作者兼通讯作者，硕士生周洲为共同第一作者，南京农业大学李翔副教授和南京大学燕红教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金22103038, 22001126的资助。
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