宏觀超分子組裝，是指在十微米以上的構(gòu)筑基元表面，通過表面化學(xué)修飾引入超分子識別基團(tuán)，再利用界面組裝構(gòu)筑超分子材料的過程。它是超分子科學(xué)的一個新興研究方向，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題。
北京化工大學(xué)石峰教授和成夢嬌副教授在專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)宏觀超分子組裝過程的特點，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)的問題；繼而，從能量面的角度展開分析，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)筑基元的組裝動力學(xué)設(shè)計，使構(gòu)筑基元發(fā)生自驅(qū)動運(yùn)動并通過界面長程力取向，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
