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    北京化工大學石峰教授和成夢嬌副教授特約專論:精準宏觀超分子組裝
    2020-05-20  來源:中國聚合物網
    關鍵詞:超分子組裝

      宏觀超分子組裝,是指在十微米以上的構筑基元表面,通過表面化學修飾引入超分子識別基團,再利用界面組裝構筑超分子材料的過程。它是超分子科學的一個新興研究方向,為理解宏觀界面間的相互作用提供了新思路,構建了從分子自組裝到體相超分子材料構筑的橋梁。宏觀超分子組裝源于而不同于分子自組裝。分子自組裝的研究對象一般是分子或納米尺度的構筑基元,其熱力學亞穩態通常是相同化學組分的不同組裝構型。然而,宏觀構筑基元的尺寸在十微米以上,構筑基元作用面積大、官能團數目多,導致組裝過程熱力學亞穩態急劇增加,不僅存在不同組裝構型的亞穩態,而且在相同構型的組裝體中,還存在組裝界面匹配度不同的熱力學亞穩態。因而,組裝過程的復雜性與精準組裝的難度急劇上升;隨著組裝缺陷的逐級放大,大量非精準組裝體與精準組裝體共存。所以,如何實現精準的宏觀超分子組裝,是當前制約宏觀超分子組裝研究發展的瓶頸性難題,也是面向全尺度組裝和構建新型超分子材料亟需解決的問題。



      北京化工大學石峰教授和成夢嬌副教授在專論中介紹了宏觀超分子組裝的基本概念和基本原理,根據宏觀超分子組裝過程的特點,分析闡述了組裝體中存在不同界面匹配度的熱力學亞穩態的問題;繼而,從能量面的角度展開分析,總結和歸納了提高組裝結構有序度的精準組裝策略,包括(1)利用組裝體熱力學穩定性差異,設計各向異性構筑基元誘導目標組裝結構的形成,發展自糾錯策略提高組裝界面匹配度;(2)引入宏觀構筑基元的組裝動力學設計,使構筑基元發生自驅動運動并通過界面長程力取向,使組裝界面達到高度匹配的熱力學平衡態,直接獲得精準結構。進而,他們結合精準宏觀超分子組裝制備的有序結構,展望了其在構建組織工程支架方面的應用前景。


      論文鏈接:https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20016 

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