复旦孔彪教授团队JACS：软界面超组装构筑多模式驱动的智能纳米太空飞船

第一作者: 闫苗

通讯作者: 孔彪

第一单位：复旦大学

【导读】

“补丁”纳米粒子（Patchy nanoparticles）是一类表面具有特定的化学或拓扑结构的胶体粒子，能够与其他纳米颗粒或者表面结合从而组装成更加复杂的超结构。尽管目前补丁颗粒的自组装已经创造了各种各样的复杂超结构。然而，获得的结构通常具有高度的对称性，以及局限于实心的结构，从而限制了在很多重要领域的应用。

  近期，复旦大学孔彪教授团队提出了软界面导向的超组装策略，报道了一种新型的软补丁纳米颗粒，该补丁能够诱导液滴定向融合，从而超组装出高度不对称的中空复合金@银-二氧化硅超胶体。该方法可以精确控制补丁在种子上的覆盖面积，从而控制液滴融合的区域，因此实现对纳米空舱中空粒径的精确控制（图1a）。此外，通过控制补丁在金@银纳米颗粒表面的数目（能够吸引液滴融合的作用力位点数目），可以实现液滴多方向的融合，从而制备出具有单空舱（AB）,双空舱（AB₂），和多空舱（AB_n）的空心复合纳米超结构（图1b）。该研究团队发现这种设计策略具有很好的普适性，能够在各种非球形纳米颗粒（纳米棒，纳米立方体，纳米片）上超组装纳米空舱。更重要的是，单纳米空舱具有曲率选择性的生长特征，趋向于生长在曲率高的表面，比如尖端，从而制备出高度不对称的线性纳米太空飞船（图2）。

  最后研究团队使用具有金核@银壳纳米棒的线性纳米太空飞船作为马达探究了他们的驱动行为，该结构可以感应过氧化氢（H₂O₂）和近红外光（NIR），从而在单颗粒水平实现双模式的驱动，与其他纳米尺度的低不对称活性物质相比，该结构具有更高的扩散系数（图3和图4）。这项研究工作提出了一种新的基于补丁颗粒的超组装概念，为构筑新材料和功能设备开辟了新的途径，在智能纳米机器人、药物封装和递送、传感和光子学方面具有很大的应用潜力。

  该工作以“Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts”为题发表在《J. Am. Chem. Soc.》上。并被选为封面文章。

【图文解析】

图1. 软界面导向的超组装策略：a）软补丁界面导向的液滴方向性的融合制备空腔可控的金@银-二氧化硅纳米太空飞船；b）通过控制补丁数目来控制纳米空舱的数目。

图2. 普适性的设计和曲率选择性生长。

图3. 基于自热泳机理的近红外光驱动的智能纳米太空飞船。

图4. 基于自扩散泳机理的过氧化氢驱动的智能纳米太空飞船。

【论文信息】

Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts. J. Am. Chem. Soc. 2022.

DOI: 10.1021/jacs.2c01096

https://doi.org/10.1021/jacs.2c01096

【通讯作者介绍】

孔彪，国家重点研发计划首席科学家、国家高层次人才专家、上海市高层次人才专家、复旦大学研究员/博士生导师、国家工程实验室副主任。主要开展超组装SAFs智能材料与器件制备集成，面向超组装软界面仿生材料设计及组装、软界面智能传感与探测芯片集成、新型微型化可植入感知器件构建、新型微型化可植入新能源器件构建的研究和应用开发，致力于为传感检测、软界面电子光电子器件、仿生软界面储能器件等领域提供高效可持续的软界面智能材料及器件。目前已发表包括Nature Chem., Science Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Adv. Mater.在内的SCI论文120余篇，总被引9900余次，H指数43。获上海市优秀发明选拔赛金奖、科技部重点专项优秀青年奖、联合国工发组织科学技术进步奖、上海市自然科学一等奖、孔子教育基金会优秀科学家奖、中国分析测试协会科学技术奖（CAIA奖）一等奖、上海市青少年发展创新市长奖、中国教育部“博士研究生学术新人奖”、“陶氏化学可持续发展创新奖”一等奖、澳大利亚Monash大学优秀博士论文校长奖、宝钢教育基金会特等奖等。任国际Frontiers系列刊物副主编，《中国化学快报》Chinese Chemical Letters（CCL）以及Mater Today Sustainability编委。

本文由作者供稿。