胶体分子是由少量纳米颗粒按照明确的配位关系和几何构型组装形成的离散团簇，能够在纳米尺度上模拟真实分子的结构与对称性。由于组成颗粒之间的等离激元、激子或磁矩可以发生协同耦合，胶体分子不仅具有独特的光、电、磁性质，还可作为模块化构筑单元，进一步组装形成单颗粒难以直接获得的层级结构。然而，如何同时实现高产率、高浓度和配位数可控的纳米胶体分子合成，一直是该领域的重要挑战。

  近期，复旦大学高分子科学系聂志鸿教授团队设计了两类具有互补相互作用的聚合物接枝金纳米颗粒（NP）：NP-A表面接枝带负电的聚丙烯酸（PAA），提供氢键给体；NP-B表面共同修饰带正电的季铵盐小分子配体TMA和聚乙二醇（PEG），分别提供静电吸引位点和氢键受体（图1）。研究团队利用长程静电吸引诱导纳米颗粒的碰撞与识别，以短程PAA-PEG氢键负责颗粒接触后的稳定和“成键”，并通过预先加入NaCl削弱静电作用、随后透析逐步移除盐离子的方式，连续调控并恢复组装驱动力。该策略使二元纳米颗粒能够在水相中高产率形成从AB、AB₂到AB₆的一系列结构明确的胶体分子，无需额外纯化，最高产率接近95%；在纳米颗粒总浓度提高至92 nM时，AB₂胶体分子的产率仍保持在约90%，组装浓度较团队此前体系（Science, 2020, 369, 1369）提高约三个数量级。

图1 静电吸引与氢键协同驱动聚合物接枝金纳米颗粒形成AB?型胶体分子

  进一步研究表明，胶体分子的自限最大配位数并非仅由表面氢键给体与受体的静态计量比决定，而是来自纳米颗粒碰撞速率与氢键局部平衡之间的竞争（图2）。通过改变初始盐浓度、颗粒浓度、纳米颗粒尺寸、聚合物分子量、NP-B表面电荷密度及两类颗粒的投料比，可以对胶体分子的配位数和主产物结构进行系统调节。此外，高产率和高浓度制备使这些胶体分子能够作为二级构筑单元，形成不同有序程度的胶体分子阵列以及具有开放孔道的非密堆积结构（图3）。

  2026年7月25日，该工作以“Highly scalable, dialysis-controlled synthesis of colloidal molecules via regulated self-assembly of polymer-grafted gold nanoparticles”为题发表在《Nature Communications》上。何惠斌博士和博士研究生姚重阳为共同第一作者，聂志鸿教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目（52125308、52433014、52293473和52503074）的支持。

图2 透析调控组装动力学及胶体分子自限配位数

图3 胶体分子作为构筑单元形成有序阵列和非密堆积开放孔结构

  该工作是团队近年来围绕聚合物调控纳米颗粒相互作用与胶体分子组装开展研究的最新进展之一。团队此前提出了由反应计量比控制的纳米颗粒自限定向成键策略，实现了多种组成和形貌纳米颗粒的胶体分子构筑（Science, 2020, 369, 1369；J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 7917; J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 17282; ACS nano, 2023, 17, 3047; Angew. Chem. Int. Ed., 2024, 63, e202313406; Angew. Chem. Int. Ed., 2024, 63, e202401828；ACS nano, 2024, 18, 20999; Adv. Sci. 2025, 12, e04850; Nano. Res. 2025, 18, 94907086; Adv. Sci. 2026, 13, e74940; Nano Res. 2026, 19, 94908810）。与此前主要在较低颗粒浓度下依赖表面反应计量比实现结构控制不同，本研究通过透析控制长程静电吸引的恢复速率，并以短程氢键完成局部稳定，将动力学调节与键合计量关系结合起来，从而显著提升了纳米胶体分子的可制备浓度及其作为层级组装构筑单元的应用潜力。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75712-3