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北京化工大学石峰教授和成梦娇副教授特约专论:精准宏观超分子组装
2020-05-20  来源:中国聚合物网
关键词:超分子组装

  宏观超分子组装,是指在十微米以上的构筑基元表面,通过表面化学修饰引入超分子识别基团,再利用界面组装构筑超分子材料的过程。它是超分子科学的一个新兴研究方向,为理解宏观界面间的相互作用提供了新思路,构建了从分子自组装到体相超分子材料构筑的桥梁。宏观超分子组装源于而不同于分子自组装。分子自组装的研究对象一般是分子或纳米尺度的构筑基元,其热力学亚稳态通常是相同化学组分的不同组装构型。然而,宏观构筑基元的尺寸在十微米以上,构筑基元作用面积大、官能团数目多,导致组装过程热力学亚稳态急剧增加,不仅存在不同组装构型的亚稳态,而且在相同构型的组装体中,还存在组装界面匹配度不同的热力学亚稳态。因而,组装过程的复杂性与精准组装的难度急剧上升;随着组装缺陷的逐级放大,大量非精准组装体与精准组装体共存。所以,如何实现精准的宏观超分子组装,是当前制约宏观超分子组装研究发展的瓶颈性难题,也是面向全尺度组装和构建新型超分子材料亟需解决的问题。



  北京化工大学石峰教授和成梦娇副教授在专论中介绍了宏观超分子组装的基本概念和基本原理,根据宏观超分子组装过程的特点,分析阐述了组装体中存在不同界面匹配度的热力学亚稳态的问题;继而,从能量面的角度展开分析,总结和归纳了提高组装结构有序度的精准组装策略,包括(1)利用组装体热力学稳定性差异,设计各向异性构筑基元诱导目标组装结构的形成,发展自纠错策略提高组装界面匹配度;(2)引入宏观构筑基元的组装动力学设计,使构筑基元发生自驱动运动并通过界面长程力取向,使组装界面达到高度匹配的热力学平衡态,直接获得精准结构。进而,他们结合精准宏观超分子组装制备的有序结构,展望了其在构建组织工程支架方面的应用前景。


  论文链接:https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20016 

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(责任编辑:xu)
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