宏觀超分子組裝，是指在十微米以上的構(gòu)筑基元表面，通過(guò)表面化學(xué)修飾引入超分子識(shí)別基團(tuán)，再利用界面組裝構(gòu)筑超分子材料的過(guò)程。它是超分子科學(xué)的一個(gè)新興研究方向，為理解宏觀界面間的相互作用提供了新思路，構(gòu)建了從分子自組裝到體相超分子材料構(gòu)筑的橋梁。宏觀超分子組裝源于而不同于分子自組裝。分子自組裝的研究對(duì)象一般是分子或納米尺度的構(gòu)筑基元，其熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)通常是相同化學(xué)組分的不同組裝構(gòu)型。然而，宏觀構(gòu)筑基元的尺寸在十微米以上，構(gòu)筑基元作用面積大、官能團(tuán)數(shù)目多，導(dǎo)致組裝過(guò)程熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)急劇增加，不僅存在不同組裝構(gòu)型的亞穩(wěn)態(tài)，而且在相同構(gòu)型的組裝體中，還存在組裝界面匹配度不同的熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)。因而，組裝過(guò)程的復(fù)雜性與精準(zhǔn)組裝的難度急劇上升；隨著組裝缺陷的逐級(jí)放大，大量非精準(zhǔn)組裝體與精準(zhǔn)組裝體共存。所以，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的宏觀超分子組裝，是當(dāng)前制約宏觀超分子組裝研究發(fā)展的瓶頸性難題，也是面向全尺度組裝和構(gòu)建新型超分子材料亟需解決的問(wèn)題。
北京化工大學(xué)石峰教授和成夢(mèng)嬌副教授在專(zhuān)論中介紹了宏觀超分子組裝的基本概念和基本原理，根據(jù)宏觀超分子組裝過(guò)程的特點(diǎn)，分析闡述了組裝體中存在不同界面匹配度的熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的問(wèn)題；繼而，從能量面的角度展開(kāi)分析，總結(jié)和歸納了提高組裝結(jié)構(gòu)有序度的精準(zhǔn)組裝策略，包括（1）利用組裝體熱力學(xué)穩(wěn)定性差異，設(shè)計(jì)各向異性構(gòu)筑基元誘導(dǎo)目標(biāo)組裝結(jié)構(gòu)的形成，發(fā)展自糾錯(cuò)策略提高組裝界面匹配度；（2）引入宏觀構(gòu)筑基元的組裝動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，使構(gòu)筑基元發(fā)生自驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)并通過(guò)界面長(zhǎng)程力取向，使組裝界面達(dá)到高度匹配的熱力學(xué)平衡態(tài)，直接獲得精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，他們結(jié)合精準(zhǔn)宏觀超分子組裝制備的有序結(jié)構(gòu)，展望了其在構(gòu)建組織工程支架方面的應(yīng)用前景。
論文鏈接：https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20016
