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  等離激元超晶格膜材料作為一種具有獨特表面晶格共振特性的"智能材料"，被譽為下一代生物傳感、能源轉(zhuǎn)換和醫(yī)療診斷技術(shù)中核心材料的"明日之星"。然而，長期以來，如何實現(xiàn)大面積、高精度納米粒子定向有序排列，一直是困擾科研人員的技術(shù)難題。絕大多數(shù)制備方法僅能在微米尺度上實現(xiàn)可控組裝，這主要源于兩大技術(shù)瓶頸：首先，超晶格組裝對界面穩(wěn)定性要求極為苛刻，需要近乎理想化的、高穩(wěn)定的界面實驗條件；其次，納米粒子基元間的弱作用力平衡需要精確的空間和時間控制。更令人困擾的是，傳統(tǒng)組裝方法的可重復(fù)性極低，歸因于“超晶格疇”的形成和“愈合”過程面臨極高的能量勢壘，而納米粒子卻更傾向于以團聚體或伍爾夫多面體等低能態(tài)形式聚集。

圖1.基于界面第三相微環(huán)境構(gòu)筑宏觀大面積超晶格單層膜。

圖2.基于界面第三相微環(huán)境的超晶格組裝機制研究。

  為了深入理解這一組裝機制，研究人員通過粗粒化模擬確認(rèn)了超低表面能全氟微環(huán)境在界面獨立于水和正己烷的存在。進(jìn)一步的分子動力學(xué)模擬揭示了全氟微環(huán)境中油胺配體分子間弱范德華力吸引作用與全氟剛性配體間排斥作用的平衡，在疇愈合過程中對粒子的有序排列起到了主導(dǎo)作用。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)控不同的全氟配體，可以實現(xiàn)不同組分、形態(tài)的納米及微米粒子的大面積超晶格構(gòu)筑。這項研究不僅為納米粒子超晶格組裝提供了一種全新的策略，還為拓展超晶格在生物檢測、柔性電子皮膚等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17238

黃又舉教授簡介

  黃又舉，教授，博士生導(dǎo)師，國家優(yōu)青，杭師大材料與化學(xué)化工學(xué)院副院長。2010年博士畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，師從李良彬教授。2010-2014年在新加坡南洋理工大學(xué)做博士后。2014-2019年在中科院寧波材料所工作，任副研究員/項目研究員。2017-2018年，在德國馬普所高分子所做訪問學(xué)者。2019年9月入職杭州師范大學(xué)，組建納米生物傳感器關(guān)鍵材料團隊。長期從事納米生物傳感器探針材料基礎(chǔ)及應(yīng)用研究，提出了智能高分子調(diào)控“納米晶核補丁”策略，量身定制出30多種高效可醫(yī)用探針材料；發(fā)展了探針材料的智能多功能表面修飾策略，實現(xiàn)了不同維度（1D、2D和3D）的宏觀可控自組裝，揭示了探針材料與傳感器性能內(nèi)在關(guān)聯(lián)性；研發(fā)了系列高性能納米生物檢測技術(shù)，探索了在食品安全和醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。近五年，以通訊作者在Science Advances，Advanced Materials，Journal of the American Chemical Society， Chemical Society Reviews等期刊上發(fā)表SCI論文80余篇。被引用11000余次，H因子為55。授權(quán)中國和美國發(fā)明專利35件。主持科研項目20余項，包括6項國家自然科學(xué)基金。獲首屆浙江省青年科技英才獎（2021年），浙江省自然科學(xué)二等獎（2023年，第一完成人）和全國"挑戰(zhàn)杯"揭榜掛帥專項賽一等獎（2024年，指導(dǎo)老師）。入選浙江省海外高層次人才引進(jìn)計劃（2016年）和國家自然基金委優(yōu)秀青年項目（2022年）。

宋麗平副教授簡介

  宋麗平，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師。2020年于中國科學(xué)院大學(xué)獲得博士學(xué)位，2020-2023年，于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開展博士后研究工作。2023年3月入職杭州師范大學(xué)，加入納米生物傳感器關(guān)鍵材料團隊。宋麗平副教授長期圍繞功能高分子材料、膠體與界面化學(xué)、生物傳感檢測開展工作。發(fā)展了系列納米粒子界面自組裝薄膜技術(shù)，并探索了以其為基底調(diào)控SERS生物監(jiān)測性能相關(guān)研究。目前以第一/通訊作者身份在Science Advances， Journal of the American Chemical Society，ACS Nano，Advanced Science等期刊發(fā)表SCI論文20余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余件，其中一件已成功轉(zhuǎn)化。主持一項國家自然科學(xué)基金及一項中國博士后面上基金，以主要技術(shù)骨干參與多項國家及省部級基金項目。以第二完成人身份獲得2023年浙江省自然科學(xué)二等獎，并獲得2023年度浙江省青年科技工作者優(yōu)秀論文獎。