在长期的科研实践中,苏成勇教授逐步组建了一支包括教授、副教授、讲师、博士后、硕博士研究生在内的近二十人的、团结向上、富有创新精神的研究队伍,在学科前沿开展了大量基础性和探索性工作,研究成果具有国际领先水平和创新性,在国内外同行学术界有很强的影响力。与他合作的美国、德国、新加坡、香港等地著名学者对他均有很高的评价,有三名外国教授应他之邀担任中山大学客座教授,他们有多篇合作论文发表并有联合培养博士研究生。经过多年坚持不懈的努力,苏成勇教授获得了多项重要创新性成果,具有积极的科学与社会经济意义,主要包括:
1. 超分子结构化学,主要涉猎配位超分子结构多样性中的超分子类质同构与同质异构化。
2. 配位超分子化学,主要涉猎笼、管、环状金属超分子的分子工程与低、高维金属配位聚合物的晶体工程。
3. 材料物理与化学,主要涉猎功能分子与无机-有机杂化分子固体材料与纳米材料。
4. 建立了一些纳米尺度分子工程的新组装方法并提出设计新思想,阐明了一些结构组装机理和模板调控机制。包括:1)提出配体分子夹设计思想,结合金属中心对称性选择,建立了高效构造热力学稳定金属分子笼的新方法;2)通过溶液热力学、动力学研究,确立了金属分子笼的调控机制与组装机理;3)提出互补组装法构造具有相同拓扑结构的金属分子笼,第一次发现三方金属分子笼中寄宿金属配合物的现象。利用以上方法,组装出系列具有旋转对称性的新颖多边形或棱柱型分子笼,可识别并选择性吸附客体分子。另外,还组装出系列箱形、书形、椅形金属超分子,为特定外形金属分子构筑体的设计合成提供了思路。阐述这些设计思想的工作在JACS,Angew. Chem., Inorg. Chem., Dalton Trans.等著名期刊发表了一系列高水论文,并被国际同行大量引用并在综述、进展、专著中多次介绍或评述,有关方法被在权威综述中选做典型合成方法或客体分子识别范例。这些规则金属超分子构筑体被期望在分子识别、分离、传输,分子器件、分子机器以及选择催化等方面具有重大科学与社会经济意义。尽管这一研究领域在国际上发展异常迅速,但在国内较少有人问津。该课题组克服种种困难,进行了艰苦的探索,组装出系列独具结构特色的纳米分子轮、箱、笼、环等等分子构筑体,提出新的组装策略与分子设计思想,阐明了组装机理和小分子吸附现象,引起国际同行的巨大兴趣,被广泛引用和评述,部分成果具有开创性的科学意义,也具有作为微型反应器、催化器、分子容器等方面的现实应用价值。
5. 建立了一些微纳配位空间晶体工程的结构模型并提出新的结构概念,阐明了一些结构转化机理和组装规律。包括: 首次提出“超分子位置异构”概念;第一次发现梯形结构 Borromean 二维拓扑网状结构模型;通过溶液热力学证实“开环超分子异构”机理,阐明联系封闭型零维结构与多维开放型结构的结构转化机理;明确报道了配位聚合物中的(3,6)拓扑网结构模型; 得到第一例非手性单股螺旋配位聚合物; 发现三角架配体C3构象手性在金属-配体作用和氢键等超分子识别下的手性转换与手性传递现象;阐明芳环堆积作用控制的配位聚合物维数递增规律等。以上结果在 Inorg. Chem., Cryst. Growth & Des., CrystEngComm., Dalton Trans.等著名期刊发表了一系列高水论文,并被国际同行大量引用,多项结果被在综述、进展、专著中做长篇幅介绍。该研究方向对应的无机晶体工程无疑是当今配位化学领域中最具发展前景的方向之一,可以用于有目的的设计有预期结构和有用性能的新材料,在吸附、储能、催化、导电、磁性、光学材料等新功能材料、仿生学研究中有广泛而诱人的应用前景。这些结果为克服目前分子晶体工程所面临的“分子设计”、“定向组装”挑战,提供了具有实践指导意义的基础信息。
6. 发现一些温和或环保型合成微尺度功能固体与纳米材料的新方法。包括:制备了系列棒状、花瓣状、树枝状金属硫化物纳米材料,为半导体材料、通讯材料的研究提供了基础信息;设计合成了一系列对称与不对称三脚架密闭型高效稀土发光配合物,进一步利用构象手性因素,得到自发拆分的手性配合物,为光电分子固体材料、免疫荧光探针等研究提供合成信息等;获得三价稀土高效发光配合物,实现高效率能量传输,分别产生红光Eu(III), 蓝光Ce(III)和绿光Tb(III)的发射。其中三价Ce(III)配合物作为蓝光发光材料具有发光强度高,波长和强度容易调节的特点,是稀土配合物中极少被研究的对象。他们系统研究了Ce(III)配合物的光致和电致发光机理,并初步考察了其作为LED发光材料的性能;利用Borromean配位聚合物生长了单晶微管,提出配合物单晶管的生长机制。以上结果在 Adv. Mater.,Chem. Mater.,J. Phys. Chem. B, Inorg. Chem., Dalton Trans.等著名期刊发表了一系列高水论文,多篇论文得到审稿人高度评价。微纳尺度形貌、大小均一的金属基固体新材料和纳米材料在电、磁、半导体、通讯、航天等诸多方面具有重要科学价值。该课题组在微尺度金属-金属间合功能固体和无机纳米材料构造方面探索新的绿色合成技术,不但为固体新物质的创造提供途径,而且具有积极的社会和经济意义。