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復(fù)旦孔彪教授團(tuán)隊(duì)JACS:軟界面超組裝構(gòu)筑多模式驅(qū)動的智能納米太空飛船
2022-04-16  來源:高分子科技

  “補(bǔ)丁”納米粒子(Patchy nanoparticles)是一類表面具有特定的化學(xué)或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的膠體粒子,能夠與其他納米顆粒或者表面結(jié)合從而組裝成更加復(fù)雜的超結(jié)構(gòu)。盡管目前補(bǔ)丁顆粒的自組裝已經(jīng)創(chuàng)造了各種各樣的復(fù)雜超結(jié)構(gòu)。然而,獲得的結(jié)構(gòu)通常具有高度的對稱性,以及局限于實(shí)心的結(jié)構(gòu),從而限制了在很多重要領(lǐng)域的應(yīng)用。



  近期,復(fù)旦大學(xué)孔彪教授團(tuán)隊(duì)提出了軟界面導(dǎo)向的超組裝策略,報(bào)道了一種新型的軟補(bǔ)丁納米顆粒,該補(bǔ)丁能夠誘導(dǎo)液滴定向融合,從而超組裝出高度不對稱的中空復(fù)合金@銀-二氧化硅超膠體。該方法可以精確控制補(bǔ)丁在種子上的覆蓋面積,從而控制液滴融合的區(qū)域,因此實(shí)現(xiàn)對納米空艙中空粒徑的精確控制(圖1a。此外,通過控制補(bǔ)丁在金@銀納米顆粒表面的數(shù)目(能夠吸引液滴融合的作用力位點(diǎn)數(shù)目),可以實(shí)現(xiàn)液滴多方向的融合,從而制備出具有單空艙(AB,雙空艙(AB2),和多空艙(ABn)的空心復(fù)合納米超結(jié)構(gòu)(圖1b。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)策略具有很好的普適性,能夠在各種非球形納米顆粒(納米棒,納米立方體,納米片)上超組裝納米空艙。更重要的是,單納米空艙具有曲率選擇性的生長特征,趨向于生長在曲率高的表面,比如尖端,從而制備出高度不對稱的線性納米太空飛船(圖2)。


圖1. 軟界面導(dǎo)向的超組裝策略:a)軟補(bǔ)丁界面導(dǎo)向的液滴方向性的融合制備空腔可控的金@銀-二氧化硅納米太空飛船;b)通過控制補(bǔ)丁數(shù)目來控制納米空艙的數(shù)目。 


 
圖2. 普適性的設(shè)計(jì)和曲率選擇性生長。


  最后研究團(tuán)隊(duì)使用具有金核@銀殼納米棒的線性納米太空飛船作為馬達(dá)探究了他們的驅(qū)動行為,該結(jié)構(gòu)可以感應(yīng)過氧化氫(H2O2)和近紅外光(NIR),從而在單顆粒水平實(shí)現(xiàn)雙模式的驅(qū)動,與其他納米尺度的低不對稱活性物質(zhì)相比,該結(jié)構(gòu)具有更高的擴(kuò)散系數(shù)(圖3和圖4。這項(xiàng)研究工作提出了一種新的基于補(bǔ)丁顆粒的超組裝概念,為構(gòu)筑新材料和功能設(shè)備開辟了新的途徑,在智能納米機(jī)器人、藥物封裝和遞送、傳感和光子學(xué)方面具有很大的應(yīng)用潛力。


圖3. 基于自熱泳機(jī)理的近紅外光驅(qū)動的智能納米太空飛船。 


4. 基于自擴(kuò)散泳機(jī)理的過氧化氫驅(qū)動的智能納米太空飛船。


  該工作以Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts”為題發(fā)表在《J. Am. Chem. Soc.》上。文章第一作者是復(fù)旦大學(xué)閆苗同學(xué),通訊作者是孔彪教授。復(fù)旦大學(xué)為第一單位。


  論文信息:

  Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts. J. Am. Chem. Soc. 2022.

  DOI: 10.1021/jacs.2c01096

  論文鏈接:https://doi.org/10.1021/jacs.2c01096


通訊作者介紹:

  孔彪,國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家、國家高層次人才專家、上海市高層次人才專家、復(fù)旦大學(xué)研究員/博士生導(dǎo)師、國家工程實(shí)驗(yàn)室副主任。主要開展超組裝SAFs智能材料與器件制備集成,面向超組裝軟界面仿生材料設(shè)計(jì)及組裝、軟界面智能傳感與探測芯片集成、新型微型化可植入感知器件構(gòu)建、新型微型化可植入新能源器件構(gòu)建的研究和應(yīng)用開發(fā),致力于為傳感檢測、軟界面電子光電子器件、仿生軟界面儲能器件等領(lǐng)域提供高效可持續(xù)的軟界面智能材料及器件。目前已發(fā)表包括Nature Chem., Science Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Adv. Mater.在內(nèi)的SCI論文120余篇,總被引9900余次,H指數(shù)43。獲上海市優(yōu)秀發(fā)明選拔賽金獎、科技部重點(diǎn)專項(xiàng)優(yōu)秀青年獎、聯(lián)合國工發(fā)組織科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎、上海市自然科學(xué)一等獎、孔子教育基金會優(yōu)秀科學(xué)家獎、中國分析測試協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎(CAIA獎)一等獎、上海市青少年發(fā)展創(chuàng)新市長獎、中國教育部“博士研究生學(xué)術(shù)新人獎”、“陶氏化學(xué)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新獎”一等獎、澳大利亞Monash大學(xué)優(yōu)秀博士論文校長獎、寶鋼教育基金會特等獎等。任國際Frontiers系列刊物副主編,《中國化學(xué)快報(bào)》Chinese Chemical Letters(CCL)以及Mater Today Sustainability編委。

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