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  超分子自組裝是分子通過分子間相互作用自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的過程。而多級(jí)自組裝是分子從分子層面逐步組裝成納米尺度甚至到更高微米尺度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的過程。加強(qiáng)對(duì)于多級(jí)自組裝過程的理解有助于擴(kuò)展超分子體系在仿生材料或者智能材料領(lǐng)域的發(fā)展。對(duì)于多級(jí)自組裝材料，分子層次的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)下一級(jí)別的組裝體產(chǎn)生很大的影響，所以選擇合適的構(gòu)筑基元至關(guān)重要。自然界中存在很多高信息量的大分子，比如說蛋白質(zhì)，多肽等。決定這些大分子的結(jié)構(gòu)以及相互作用的信息可以通過基本單元序列排列的不同被編碼進(jìn)這些大分子的鏈段中，最終形成大自然中形形色色的復(fù)雜功能化多級(jí)自組裝體。對(duì)于這些復(fù)雜組裝體的研究為科學(xué)家們開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的新型仿生材料提供了范式與藍(lán)圖。

圖1. 基于高信息量的大分子的多級(jí)自組裝材料。

圖2. 蛋白質(zhì)的多級(jí)自組裝的構(gòu)筑

  作者對(duì)有助于幫助解決上述問題的近期工作進(jìn)行了總結(jié)，從蛋白質(zhì)，多肽，以及人工合成的類肽這些高信息量的大分子出發(fā)，分別從以下三個(gè)部分進(jìn)行綜述：

  第一部分是集中在多級(jí)材料的構(gòu)筑方面，主要強(qiáng)調(diào)了構(gòu)筑基元的設(shè)計(jì)，分子層面相互作用如何導(dǎo)致多級(jí)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，以及如何對(duì)自組裝過程和結(jié)果進(jìn)行表征，如圖2；

  第三部分是系統(tǒng)性地總結(jié)了如何通過理論框架和大數(shù)據(jù)算法來預(yù)測組裝結(jié)果，如圖4。 

圖3. 基于多肽的光響應(yīng)性多級(jí)自組裝

圖4. 多級(jí)自組裝結(jié)構(gòu)的預(yù)測

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00220