“補丁”納米粒子（Patchy nanoparticles）是一類表面具有特定的化學或拓撲結構的膠體粒子，能夠與其他納米顆；蛘弑砻娼Y合從而組裝成更加復雜的超結構。盡管目前補丁顆粒的自組裝已經(jīng)創(chuàng)造了各種各樣的復雜超結構。然而，獲得的結構通常具有高度的對稱性，以及局限于實心的結構，從而限制了在很多重要領域的應用。
近期，復旦大學孔彪教授團隊提出了軟界面導向的超組裝策略，報道了一種新型的軟補丁納米顆粒，該補丁能夠誘導液滴定向融合，從而超組裝出高度不對稱的中空復合金@銀-二氧化硅超膠體。該方法可以精確控制補丁在種子上的覆蓋面積，從而控制液滴融合的區(qū)域，因此實現(xiàn)對納米空艙中空粒徑的精確控制（圖1a）。此外，通過控制補丁在金@銀納米顆粒表面的數(shù)目（能夠吸引液滴融合的作用力位點數(shù)目），可以實現(xiàn)液滴多方向的融合，從而制備出具有單空艙（AB）,雙空艙（AB2），和多空艙（ABn）的空心復合納米超結構（圖1b）。該研究團隊發(fā)現(xiàn)這種設計策略具有很好的普適性，能夠在各種非球形納米顆粒（納米棒，納米立方體，納米片）上超組裝納米空艙。更重要的是，單納米空艙具有曲率選擇性的生長特征，趨向于生長在曲率高的表面，比如尖端，從而制備出高度不對稱的線性納米太空飛船（圖2）。
圖1. 軟界面導向的超組裝策略：a）軟補丁界面導向的液滴方向性的融合制備空腔可控的金@銀-二氧化硅納米太空飛船；b）通過控制補丁數(shù)目來控制納米空艙的數(shù)目。
最后研究團隊使用具有金核@銀殼納米棒的線性納米太空飛船作為馬達探究了他們的驅動行為，該結構可以感應過氧化氫（H2O2）和近紅外光（NIR），從而在單顆粒水平實現(xiàn)雙模式的驅動，與其他納米尺度的低不對稱活性物質相比，該結構具有更高的擴散系數(shù)（圖3和圖4）。這項研究工作提出了一種新的基于補丁顆粒的超組裝概念，為構筑新材料和功能設備開辟了新的途徑，在智能納米機器人、藥物封裝和遞送、傳感和光子學方面具有很大的應用潛力。
該工作以“Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts”為題發(fā)表在《J. Am. Chem. Soc.》上。文章第一作者是復旦大學閆苗同學，通訊作者是孔彪教授。復旦大學為第一單位。
論文信息：
Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts. J. Am. Chem. Soc. 2022.
DOI: 10.1021/jacs.2c01096
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c01096
通訊作者介紹：
孔彪，國家重點研發(fā)計劃首席科學家、國家高層次人才專家、上海市高層次人才專家、復旦大學研究員/博士生導師、國家工程實驗室副主任。主要開展超組裝SAFs智能材料與器件制備集成，面向超組裝軟界面仿生材料設計及組裝、軟界面智能傳感與探測芯片集成、新型微型化可植入感知器件構建、新型微型化可植入新能源器件構建的研究和應用開發(fā)，致力于為傳感檢測、軟界面電子光電子器件、仿生軟界面儲能器件等領域提供高效可持續(xù)的軟界面智能材料及器件。目前已發(fā)表包括Nature Chem., Science Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Adv. Mater.在內(nèi)的SCI論文120余篇，總被引9900余次，H指數(shù)43。獲上海市優(yōu)秀發(fā)明選拔賽金獎、科技部重點專項優(yōu)秀青年獎、聯(lián)合國工發(fā)組織科學技術進步獎、上海市自然科學一等獎、孔子教育基金會優(yōu)秀科學家獎、中國分析測試協(xié)會科學技術獎（CAIA獎）一等獎、上海市青少年發(fā)展創(chuàng)新市長獎、中國教育部“博士研究生學術新人獎”、“陶氏化學可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新獎”一等獎、澳大利亞Monash大學優(yōu)秀博士論文校長獎、寶鋼教育基金會特等獎等。任國際Frontiers系列刊物副主編，《中國化學快報》Chinese Chemical Letters（CCL）以及Mater Today Sustainability編委。
