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研究内容
近日， 山东大学杨志杰教授课题组 展示了分子自组装的动力学可以与无机纳米颗粒的胶体自组装动力学相结合，合成了几种不同的分级组装的管状纳米复合材料，其长度超过几十微米。这些胶体纳米颗粒主要用作“人工组蛋白”，在其周围，自组装的超分子原纤维被缠绕成深度动力学捕获的单层纳米管，这导致形成管状纳米复合材料，该纳米复合材料耐超分子热转化。
当这些纳米颗粒在分子自组装之前聚集时，这些形成的纳米颗粒“低聚物”将被封装到热力学上有利的双层超分子纳米管中，这使得纳米颗粒能够不紧密地堆积在纳米管内，并产生具有开放通道的纳米颗粒超晶格。此外，增加纳米颗粒的数量使纳米颗粒能够以顺序的方式在外表面组装成假六边形超晶格，这最终推动了三层分层组装的管状纳米复合材料的形成。相关工作以“Controlled Hierarchical Self-Assembly of Nanoparticles and Chiral Molecules into Tubular Nanocomposites”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。
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研究要点
要点1. 作者通过NP和手性分子的共组装，表明这些NP能够主动调节手性分子的组装途径，从而形成被深度动力学捕获的长程有序管状纳米复合材料。
要点2. 这些NP主要作为“人工组蛋白”，有助于超分子原纤维聚集成坚固的管状纳米复合材料，其在超分子上对形态/手性过渡具有惊人的耐热性。重要的是，NP的聚集动力学可以选择超分子组装，并且NP的聚集导致它们被超分子管状结构包裹，形成具有中心开放通道的有序结构。当NP组装体六边形地组装在纳米管的外表面上时，管状结构的不对称性可以转移到NP组装体上，从而产生具有三层的分级组装的手性管状纳米复合材料。
该发现代表了一种控制将超分子化学连接到无机固体的分级组装的策略，以通过设计实现复杂性。
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研究图文
图1. 依赖温度的超分子跃迁。
图2. 纳米颗粒有助于超分子组装过程。
图3. 管状纳米复合材料的热力学稳健性。
图4. 聚集动力学选择具有开放通道的有序NP组件。
图5. 具有三层的分层组装的管状纳米复合材料。
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文献详情
Controlled Hierarchical Self-Assembly of Nanoparticles and Chiral Molecules into Tubular Nanocomposites
Yuting Bi, Caikun Cheng, Zongze Zhang, Rongjuan Liu, Jingjing Wei, Zhijie Yang*
J. Am. Chem. Soc.
DOI: 10.1021/jacs.3c00636
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