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    我国学者对超分子自组装形成宏观管有新发现

    日期 2004-02-10   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      本文提要:2004年1月2日出版的美国《科学》杂志公布了上海交通大学化学化工学院颜德岳教授及其博士生周永丰、侯健,在国家自然科学基金连续多年资助下取得的研究成果。该成果是由一类新型的不规则结构超支化共聚物自组装得到了长度达厘米级、直径达毫米级、单臂厚度为400纳米的多壁管,这一成果将自发超分子自组装研究领域拓展到了宏观尺度。   2004年1月2日出版的美国《科学》杂志(303,65-67,2004)以报告的形式发表了上海交通大学化学化工学院颜德岳教授及其博士生周永丰、侯健的论文《宏观尺度多壁管的超分子自组装》。该论文报道了由一类新型的不规则结构超支化共聚物自组装得到了长度达厘米级、直径达毫米级、单臂厚度为400纳米的多壁管,将自发超分子自组装研究领域拓展到了宏观尺度。   这项研究成果是颜德岳教授课题组经锲而不舍的努力而取得的,得到了自组装形貌更为完美的宏观尺度多壁管,并经多次重复,都重现了该自组装现象。在此基础上提出了令人信服的宏观自组装机理。他们提出并证明:多壁管管臂实际上是一中空膜结构,具有非均相层状结构,由疏水微区有序层和亲水微区无序层交替层叠而形成。多臂管的管臂膜外呈右手螺旋结构,内层呈左手螺旋结构。    他们所研究的超支化高分子是球形高分子,其每一维的形状类似于树,其核为超支化疏水性,其壳为多臂亲水性。    超分子自组装是近年来倍受重视的国际前沿课题。超分子自组装是分子通过分子间相互作用形成具有有序结构的聚集体。它往往表现出单个分子或低级分子聚集体所不具有的特性与功能。因此,研究不同层次有序分子聚集体内和分子聚集体之间的弱相互作用是如何通过协同效应组装形成稳定的有序高级结构;弄清分子结构与分子聚集体高级结构之间的关系和聚集体结构与性能的关系,揭示物质多层次构筑的内在规律,揭示了一些新的科学现象并提出了新的理论计算方法,能对信息、能源,生命,环境和材料科学中涉及分子以上层次的问题的认识产生飞跃。超分子自组装的研究首先从生物体系的研究受到启发:生命体系中大分子的高级有序结构对其生物活性与功能起着非常重要的作用,由许多弱相互作用点共同作用使得很复杂的生物高分子形成严格一致的分子形状和尺寸,正是这种弱相互作用对大分子三维构筑的精确控制,才使得生命过程成为可能并得以实现,而这个过程就是超分子自组装过程。前人的研究主要是通过具有规整结构的构筑单元通过超分子自组装获得纳米或微米尺度的有序聚集体。而有序体尺度越大,越难以实现高级有序结构。   这项研究结果所展示的从高分子直接自组装得到宏观有序体的过程,不仅与高分子新结构、新材料有关,而且与生命体的形成过程有关,为高分子科学、材料科学和生命起源等方面的研究提供了新的启示。另外,该工作开创了不规则结构超支化共聚物自组装的先河,为超支化聚合物和超分子自组装研究开辟了新的研究方向,同时提出和证明了宏观超分子自组装机理,不仅阐明了所观察到的实验现象,而且对其他不规则结构聚合物的自组装具有指导作用。   取得这样高水平的成果,主要得益于颜德岳教授丰富的学术积累、敏锐的学术眼光和一丝不苟的治学态度。他连续多年承担国家自然科学基金项目,已发表280多篇学术论文,其中有240多篇被SCI收录,他人引用600多次,单篇最高他人引用达60多次。因此比利时鲁文大学在2002年授予他荣誉自然科学博士学位。



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