结晶通常是一个排异过程，也正是基于这一原理，结晶被广泛应于物质的分离提纯。如何克服界面的不相容性，将客体纳米粒子内嵌入无机单晶一直面临巨大的挑战。在前期研究工作中，宁印课题组一直致力于研究如何将高分子纳米粒子高效地内嵌无机单晶。其具体过程是，通过在主体晶体生长过程中引入客体纳米粒子，在不破坏主体晶体长程有序性的情况下，纳米粒子借助表面高分子自发地嵌入其中，实现不同物质的有机整合。相关研究工作一方面揭示了纳米粒子内嵌晶体的影响因素和内嵌机理，为纳米粒子高效内嵌无机单晶建立了重要的“设计规则”；另一方面重塑了人们对结晶排异性的认知，提供了一种具有变革性意义的创新方法制备多组分、异质的新型晶态复合功能材料（Y. Ning*, et al., Acc. Chem. Res., 2020, 53, 1176; Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202300031; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 17966; J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 2481; J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 2557; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 4302; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 8692.）。

图1. （a）嵌段共聚物纳米粒子的合成；（b）嵌段共聚物纳米粒子在介孔二氧化硅表面的吸附组装，形成具有可控共聚物纳米粒子表面吸附量的纳米复合胶体粒子（colloidal nanocomposite particles, CNPs），进而实现CNPs在方解石晶体中的空间可控内嵌。

图2. 纳米复合胶体粒子的制备及其在方解石晶体中的内嵌分布。

图3. UiO-66-NH₂/PMAA₈₄-P(St-alt-NMI)₁₀₀复合粒子在方解石晶体中的空间可控内嵌。

图4 空间可控内嵌机理示意图

  总的来说，作者通过正负粒子之间的组装行为，调控高分子纳米粒子的吸附量，即可实现复合纳米粒子在方解石单晶中的空间可控内嵌。该工作的亮点在于：（1）方法简单易行。避免了传统纳米粒子内嵌晶体时需要复杂而耗时的表面修饰过程，理论上任何带正电的纳米粒子都可以通过该方法实现内嵌；（2）可精确调控复合晶体的内部组成和空间结构。仅仅通过调节高分子纳米粒子的吸附量即可调控纳米复合胶体粒子在方解石单体中的内嵌深度，实现复合晶体材料在组成和空间结构上的可控“编辑”；（3）普适性。该策略可以拓展至其它材料体系，为新型晶态复合材料的制备提供了一种全新的途径。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/jacs.3c07435

通讯作者简介

宁印，教授，博士生导师，国家级青年人才入选者。研究兴趣包括高分子合成及其自组装、高分子-无机晶态功能复合材料、复合膜材料等。回国工作以来，以通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Mater., Small等期刊上发表论文多篇。因团队发展需要，目前本课题组需招聘青年教师（暨大第四、五层次）、博士后以及科研助理若干，待遇从优，欢迎垂询（链接：https://www.x-mol.com/groups/ning_yin/positions/27151）。

Email: yinning@jnu.edu.cn