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  Science China Chemistry發(fā)表了北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院張文彬教授、美國阿克隆大學(xué)程正迪教授課題組專題論述文章：Giant molecules: where chemistry, physics, and bio-science meet。

傳統(tǒng)意義上的合成高分子是通過重復(fù)單元之間的化學(xué)鍵連接而成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，具有不均一的分子量以及因此產(chǎn)生的分子量分布。它的性質(zhì)調(diào)控主要依賴于分子量及其分布和鏈拓撲結(jié)構(gòu)的變化。

不同于合成高分子，天然高分子具有可控的“分子不均一性”，比如蛋白質(zhì)能通過精確折疊，形成多級三維結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)特定的功能。這種結(jié)構(gòu)的精確可控性是大分子實現(xiàn)其功能的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也間接回答了二十世紀(jì)六十年代美國物理學(xué)家費曼的著名問題：“假如原子能夠按照我們設(shè)想的方式來排列，那么材料將會有怎么樣的性質(zhì)？”，啟示高分子科學(xué)家們要走出傳統(tǒng)高分子的范疇，將可控的分子不均一性及其相關(guān)的精確結(jié)構(gòu)引入合成高分子，拓展合成高分子的基元結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)其更為精密的功能化。

在過去近十五年的時間里, 科學(xué)家們對新的大分子體系進行了深入的思考和大膽的探索, 致力于在大分子中實現(xiàn)快速精準(zhǔn)合成以及利用超分子工程實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)調(diào)控，提出了一類新型的軟物質(zhì)大分子：基于“納米原子”(nano-atoms)的“巨型分子”(giantmolecules)�，F(xiàn)如今，巨型分子家族的新成員仍不斷被設(shè)計和合成，新奇的非傳統(tǒng)多級結(jié)構(gòu)屢被發(fā)現(xiàn)，并且其基本形成原理也正逐步被闡釋和完善�？梢哉f，巨型分子儼然發(fā)展成為了一個較為豐富和系統(tǒng)的研究方向。

近期，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院張文彬教授、美國阿克隆大學(xué)程正迪教授接受《中國科學(xué)：化學(xué)》編輯部邀請，為英文刊Science China Chemitry撰寫了專題論述文章“Giant molecules: where chemistry, physics, and bio-science meet”，發(fā)表在2017年第3期（點擊左下角閱讀原文可免費閱讀和下載全文）。文章經(jīng)審稿人推薦，被編輯部評選為期刊的“Hot Paper”！

在這篇專題文章中，作者闡明了巨型分子的設(shè)計靈感來自于天然聚合物，如蛋白質(zhì)，可通過順序“點擊”化學(xué)的方法從分子納米粒子等構(gòu)筑單元出發(fā)模塊化地構(gòu)建。其最重要的分子參數(shù)如拓撲結(jié)構(gòu)、組成和分子量可以被精確地調(diào)控。文章系統(tǒng)地回顧了巨型分子的發(fā)展途徑和現(xiàn)狀，總結(jié)當(dāng)前的知識和經(jīng)驗，并將其與合成高分子和蛋白質(zhì)一起對比，總結(jié)了巨型分子與兩者相同與不同的地方及其豐富的組裝行為和特征。在每個巨型分子范疇中，作者都給出了典型示例，以說明它們在不同時間、空間和能量尺度上的多級組裝特性，再次強調(diào)了“人工結(jié)構(gòu)域”的思想。該思想旨在開發(fā)一個理性化和模塊化的科學(xué)方法，以發(fā)展和制備新型功能材料。這本質(zhì)上是一種“材料基因組方法”。該方法集成了化學(xué)和物理的基本原理和手段，用于設(shè)計和控制多級結(jié)構(gòu)的形成，以使所得材料滿足豐富的特定功能的需求。

作者簡介

  張文彬教授北京大學(xué)特聘研究員。一直致力于通過控制材料精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)來發(fā)展具有優(yōu)異性能的材料。對大分子合成和自組裝結(jié)構(gòu)的表征做了深入的研究和探索，發(fā)展了利用分子納米粒子構(gòu)建精確結(jié)構(gòu)大分子的思路，開展了比較系統(tǒng)深入的工作。至今為止，已有70余篇文章在Science, Proc. Natl. Acad. Sci., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Macromolecules等國際著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。2014年3月，入選中組部青年千人計劃。2015年1月，得到科技部863青年科學(xué)家專題支持。

  程正迪教授現(xiàn)任Akron大學(xué)Frank C. Sullivan 杰出科研教授，Robert C. Musson 教授和 Trustees 教授。2007年至2014年任美國Akron大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院院長。2008年當(dāng)選美國工程院院士。其研究廣泛涉及高分子凝聚態(tài)和液晶體系。迄今在國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表SCI收錄論文500余篇，總引用率15000余次，H因子為67。在各學(xué)術(shù)會議上做邀請報告700多次。申請美國和世界發(fā)明專利14項。著有學(xué)術(shù)專著1部。獲得了多項獎勵及榮譽稱號，包括Presidential Young Investigator Award, John H. Dillon Medal, Polymer Physics Prize，影響世界華人大獎等。

  原文鏈接：http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCC/doi/10.1007/s11426-016-0436-x?slug=full text