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自組裝是超分子科學(xué)最關(guān)鍵的問題之一。自組裝是組裝基元通過分子間相互作用自發(fā)地形成有序結(jié)構(gòu)的過程，是創(chuàng)造新物質(zhì)和產(chǎn)生新功能的重要手段。

 

出席日前在京舉行的以“功能超分子體系：多層次的分子組裝體”為主題的第385次香山科學(xué)會(huì)議的中外專家指出，揭示自組裝的本質(zhì)和規(guī)律是當(dāng)前自組裝研究的迫切需求；盡管國內(nèi)外自組裝的研究取得了較快發(fā)展，但依然有許多問題亟待研究。

 

 

自組裝研究的基本問題是揭示組裝基元間分子間相互作用的本質(zhì)和協(xié)同規(guī)律，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)自組裝過程的調(diào)控，并制備具有特定功能的自組裝體系。

 

法國路易斯巴斯德大學(xué)Jean-Marie Lehn教授應(yīng)邀到會(huì)作了主題評(píng)述報(bào)告。他在報(bào)告中指出，可用于自組裝的構(gòu)筑基元非常豐富，包括有機(jī)分子、合成高分子、生物大分子、離子、膠體粒子、超分子及聚合物等，涉及化學(xué)、物理、材料以及生命科學(xué)等諸多領(lǐng)域，被認(rèn)為是解決材料、能源、健康與環(huán)境等當(dāng)前人類發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)的希望所在。由于自組裝的本質(zhì)在于各種分子間的相互作用，因此自組裝材料具有可逆、自適性甚至自修復(fù)的特征，可在環(huán)境友好的條件下形成和循環(huán)；此外，利用自組裝形成的特殊超分子結(jié)構(gòu)，再結(jié)合化學(xué)合成還可能制備常規(guī)化學(xué)合成無法實(shí)現(xiàn)的材料等。

 

發(fā)展新型的組裝基元，創(chuàng)造多種多樣的自組裝體系一直是自組裝研究的重點(diǎn)之一；它既可為理論研究提供模型，又可為功能研究提供相應(yīng)的材料。從自組裝研究的歷史來看，每一種新的、功能獨(dú)特的組裝基元的出現(xiàn)和使用都推動(dòng)著自組裝研究邁上一個(gè)新臺(tái)階。也正是基于這些組裝基元和組裝體系的研究，才導(dǎo)致分子識(shí)別、協(xié)同效應(yīng)等概念的提出，并豐富自組裝研究的范疇。由于自組裝體一般在納米尺寸，因此自組裝也是制備納米結(jié)構(gòu)和器件的重要手段；同時(shí)自組裝的構(gòu)筑基元豐富多樣，不僅可以是合成有機(jī)小分子，還可以是無機(jī)分子、合成高分子、生物大分子、膠體顆粒及納米粒子等，甚至可以利用超分子聚集體作為基元進(jìn)行高層次組裝。

 

與會(huì)專家認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)對(duì)自組裝過程的調(diào)控是當(dāng)前自組裝研究的難點(diǎn)，也是自組裝發(fā)展的突破點(diǎn)。雖然從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)自組裝過程的調(diào)控是科學(xué)家們的夢(mèng)想，但目前調(diào)控的策略與手段還相當(dāng)匱乏，因此發(fā)展可控自組裝方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)自組裝體的功能至關(guān)重要。目前，我國科學(xué)家通過各種調(diào)節(jié)手段，如光、pH值、氧化還原、生物酶以及主客體相互作用等，已在超分子表面活性劑組裝行為研究方面取得進(jìn)展。