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    广东11选五开奖结果查:?扬州大学孙燕课题组等人构建出结构、性质可调整的超分子软材料

    2019-03-22 09:01:45     来源:X-MOL

    湖北十一选5开奖结果 www.tt1e.net 自组装广泛存在于自然界中,如蛋白质与DNA等都被认为是分子自组装的产物。随着电子、生命、纳米等研究领域的快速发展,自组装在仿生学、催化、物质分离、生物电子器件领域受到越来越多的重视。与传统制备方法相比,自组装利用构建基元间的弱相互作用来自动“装配”,得到具有特定功能的新结构体或新物质,是创造新物质和产生新功能的重要手段。但是,有序组装结构的获得与多种因素有关,例如溶剂、温度、外场作用、组装环境等对最终组装产物均具有重要影响,组装条件的不同会产生不同的组装结果。目前,自组装研究中的科学问题主要集中在组装中组装单元的成键本质和规律,包括分子间、分子内、分子与基底间的相互作用等;技术问题主要集中在可控组装,即组装的开始与中止,组装过程的控制等。


    随着时间的推移,超分子自组装也正在经历由简单组分与单一层次的自组装向多组分、多尺度的组装方向转变。例如,生命体中大多数蛋白质具有层次分明的一级结构、二级结构、三级结构乃至四级结构,体现出显著的多层次性和复杂性,实现分工精细和高效的生命功能,对维持正常的生命活动起着非常重要的作用。多层次组装体也广泛存在于自然界的生命体中,如生物体的细胞就是由各种生物分子进行多尺度组装而形成的。因此,作为创造结构新颖和功能化的有序超分子组装体的重要手段,跨尺度超分子自组装逐渐成为超分子组装与纳米材料领域的热点。


    在跨尺度自组装过程中,通过合适的方法构建组装单元是具有挑战性的一项工作,如何获得具有可控形状、尺寸与功能的构建单元成为跨尺度自组装的重中之重。得益于金属配位键具有较强的键能、高度的方向性和可设计性的特点,配位导向的自组装可以提供一种自下而上的简便方法,用于构建在多层次自组装中的结构与尺寸可控的组装单元。通过这种方法,人们可以完成将不同的功能组分导入预组装体。随后,预组装体可以进一步用作“次级构建单元”,构筑具有更高层次有序结构的超分子材料。


    目前,对金属有机配合物进一步组装成软材料的工作尚处于起步阶段,其中已有的报道也主要集中于以二维金属有机复合物为构建单元,形成以凝胶为主的软材料。近日,扬州大学的孙燕课题组与犹他大学的Peter.J.Stang教授课题组合作,成功地将可控多级自组装的组装基元从二维结构扩展到三维结构,并构建出结构高度有序、光学性质大幅可调整的超分子软材料。图1为铂金属笼构建的微米花状结构,得益于铂金属笼中的四吡啶四苯乙烯结构,此微米花状结构在紫外与蓝光激发下可以发出蓝光与绿光。


    ?扬州大学孙燕课题组等人构建出结构、性质可调整的超分子软材料


    图1.铂金属笼自组装形成的微米花状结构


    SAXS的表征可以发现,在0.058?-1可以观察到一个宽峰,对应的层间距为10.8 nm??悸堑讲鹗袅趚、y与z方向的尺寸分别为2.7、2.0与2.4 nm。SAXS数据的观察表明10.8 nm的层间距可能来源于4个笼沿着x轴方向的堆积;同时0.121?-1处也可以观察到一个宽峰,此峰为0.058?-1的二级衍射峰,推测此峰来源于两个金属笼沿着x轴方向的堆积;表明此微米花状结构由铂金属笼的层状堆积形成。XRD的数据说明该聚集体中存在芳香堆积的行为。而核磁的观察表明该组装体由结构完整的铂金属笼构成,同时也进一步佐证了SAXS与XRD的结论?;诖?,作者对铂金属笼构建微米花状的形成机理进行了初步的假设:在二氯甲烷/乙酸乙酯(DCM/EA)的二元溶剂体系中,乙酸乙酯首先诱导铂金属笼聚集,同时,铂金属笼之间的方向堆积作用促使一维的微米针状结构形成。而将体系中的针状结构转移至硅片以后,溶剂蒸发导致花状结构的形成(图2)?;谡庋脑?,作者尝试将具有红光发射特点的苝酰亚胺衍生物引入到体系中,期望通过共组装实现该结构的发射从蓝光、绿光拓展到蓝光、绿光与红光的范围。如图2所示,作者通过将苝酰亚胺从THF转移到DCM/EA体系实现了该过程,成功得到了具有上述发光性质的材料。随后,他们使用类似的方法,成功地将疏水性生物功能分子与亲水性生物功能分子引入到该有序结构中。所使用的方法初步揭示了三维金属有机配合物在有序结构中的排列方式,为后续工作中进一步对组装结构进行更为有效的调控提供了重要的数据支持与方向性的引导,同时也为构建基于三维金属有机配合物的多层次有序结构提供了简便快捷的途径。这一成果近期发表在J.Am.Chem.Soc.上。


    ?扬州大学孙燕课题组等人构建出结构、性质可调整的超分子软材料


    图2.铂金属笼自组装形成的微米花状结构


    该论文作者为:Yan Sun,Fengmin Zhang,Shaowei Jiang,Zhifeng Wang,Ruidong Ni,Heng Wang,Weidong Zhou,Xiaopeng Li,Peter J.Stang


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