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东南大学李全院士团队耗散自组装体系新突破:光激活变形纳米粒子作为自擦除荧光墨水

生命组装体系是一类天然耗散自组装体系,它们往往具备复杂的组装结构,并且通过持续的能量供给才能维持其组装结构和并实现高级功能。其中有一些生命组装体系能够通过能量供给调节自身的形态,从而实现其功能,例如巨噬细胞通过变形运动进行吞噬。而光能是所有生命组装体系最根本的能量供给来源。因此,开发光能供给的可变形人工耗散自组装体系具有重要的意义,而如何构筑并实现其功能是一个严峻的挑战。


近日,东南大学智能材料研究院院长、化学化工学院李全院士(点击查看介绍)团队基于自主研发的光供能耗散自组装体系,发展了一种光激活可变形耗散自组装纳米粒子,并实现其作为光驱动多色自擦除荧光墨水的应用。该研究成果在线发表于Nature Communications(《自然•通讯》)杂志。东南大学青年教师陈旭漫为第一作者,李全院士、杨洪教授为共同通讯作者。


李全团队在前期光驱动人工耗散组装体系研究的基础上(Nat. Commun., 202112, 4993,点击阅读详情),进一步利用磺酸化部花菁这种“光诱导两亲分子”,将该分子与聚乙烯亚胺在水溶液中简单混合,构筑了一种光激活的可变形超分子耗散自组装体系。通过对该组装体系中分子间静电作用以及疏水作用的精细光调控,该体系可在光能的供给下实现从初始的未组装状态,到球形纳米粒子的瞬时组装状态,而在热耗散的过程中转变为亚稳态的方形纳米粒子组装状态,并且在后续的光驱动-热耗散的循环过程中实现瞬态球形纳米粒子与亚稳态方形纳米粒子的可逆形变。此外,通过负载红、绿、蓝三色荧光分子,该超分子耗散自组装体系能够进一步实现其时间依赖的荧光调控,产生荧光发射数百倍的光控变化,且能够用于多色的自擦除荧光墨水以及图案化。该研究对光能供给的人工耗散自组装体系的开发以及在智能发光系统、动态纳米组装体系和可控光催化等方面的应用提供了合理的策略。


智能超分子材料是李全院士团队的重要研究方向之一。基于超分子化学和分子机器理论,通过对构筑基元分子的设计以及分子间作用力的精准调控,并恰当地在体系中引入功能结构单元,可以实现多种类型的自适应、可调控、多功能的超分子组装体系,包含超分子人工耗散自组装体系、超分子人工光捕获体系和层级自组装体系等,并同时对人工模拟生命组装体系的领域进行研究和探索。前期相关成果还相继发表在Nat. Commun202112, 4993、Angew. Chem. Int. Ed202261, e202200466、Angew. Chem. Int. Ed202059, 10493、ACS Appl. Mater. Interfaces202214, 22443、ChemPhotoChem 20226, e202100256等国际著名期刊上。


该项目得到江苏省双创团队、国家自然科学基金等项目的资助。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Light-activated photodeformable supramolecular dissipative self-assemblies

Xu-Man Chen, Wei-Jie Feng, Hari Krishna Bisoyi, Shu Zhang, Xiao Chen, Hong Yang & Quan Li 

Nat. Commun.202213, 3216, DOI: 10.1038/s41467-022-30969-2


导师介绍

李全

https://www.x-mol.com/university/faculty/319271 


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