基于组装方式构建的功能纳米材料和化学体系
DNA纳米自组装的原理与应用
DNA纳米自组装的原理与应用近年来，DNA纳米自组装技术逐渐成为研究生物、物理和化学领域的重要手段之一。
凭借着DNA纳米自组装的优异性能，科学家们已经开发出了许多新型的材料和器件，并获得了很多令人震惊的科研成果。
在本文中，我们将介绍DNA纳米自组装的原理和应用。
一、DNA纳米自组装的原理DNA纳米自组装是指通过DNA分子之间的具有特定互补性的相互作用，自动组成特定的纳米结构。
这种自组装方式是由于DNA的碱基（即腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞状细胞蛋白）之间具有天然的互补性，即A和T是互补的，C和G是互补的。
因此，DNA分子可以通过特定的碱基匹配途径，形成稳定的三维结构，进而构建成为复杂的DNA纳米结构。
DNA纳米自组装涉及的过程主要包括三个方面：1、DNA序列设计。
根据目标DNA结构的要求，设计合适的DNA序列，保证其互补性，同时控制DNA链长度。
2、DNA嵌合反应。
根据所需的空间构型和拓扑要求，将DNA 分子引导组装成为相应的结构。
3、核酸酶检测。
对DNA纳米结构进行核酸酶检测，确保DNA序列的稳定性和纳米结构的韧性。
二、DNA纳米自组装的应用基于DNA纳米自组装，科学家们已经开发出了许多新型的材料和器件。
下面我们将分别介绍一下DNA纳米自组装的应用。
1、DNA纳米骨架材料基于DNA纳米自组装的技术，已经成功制备出了具有高度结构完整性的DNA纳米骨架材料。
这种DNA纳米骨架材料在多个方面都有不同的应用，如：纳米传感器、生物药物载体等等。
2、DNA纳米芯片技术DNA纳米芯片技术主要利用DNA自身的信息编码和识别特性，将其应用于高通量基因测序、疾病诊断和药物筛选等领域。
这种DNA纳米芯片技术不仅具有快速、高效、灵敏、准确的优势，而且还能大大缩短生物实验的时间和成本。
3、DNA纳米生物传感器DNA纳米生物传感器是利用DNA纳米自组装的过程，在纳米尺度下构建出的高灵敏、高选择性的生物传感器。
这种DNA纳米生物传感器可以广泛应用于环境污染检测、食品安全监测等相关领域。
自组装纳米材料的制备和应用
自组装纳米材料的制备和应用随着科技的发展，纳米技术越来越成为研究热点，而纳米材料中的自组装纳米材料更是备受关注。
自组装纳米材料是指在一定条件下，由于自身的特殊性质而能够自我组装成结构复杂且功能独特的材料。
本篇文章将从自组装纳米材料的制备和应用方面进行讨论。
自组装纳米材料的制备常见的自组装纳米材料包括纳米颗粒、纳米结构、纳米片、纳米晶等等。
在制备过程中，常用的技术包括溶液法、界面法、化学合成等等。
以下重点介绍其中几种比较常见的制备方法：1. 溶液法溶液法是自组装纳米材料制备的常见方式。
通过选择适当的溶剂，对称等离子体、微乳液等等，可以实现自组装纳米材料的制备。
以适当的溶剂混合物为例，当混合物制备达到所需的浓度和温度时，过饱和度会达到一定的程度，此时就可以开始自组装纳米材料。
2. 界面法界面法是指利用两种相互不溶的液体界面上的物理、化学作用来制备自组装纳米材料的方法。
其中，正交自组装技术阻止了电子进入，因此界面法可以制备大约1到100 nm的自组装金属纳米材料。
3. 化学合成法化学合成法是指利用化学反应进行自组装纳米材料的制备。
在此过程中，通过调节反应的参数，不断地制备新的型号的自组装纳米材料。
化学合成法的优点在于可以控制所得自组装纳米材料的粒径、形态、组成等物理化学性质。
自组装纳米材料的应用自组装纳米材料由于其具有独特的电学、光学、磁学等物理特性，在化学、生物、材料科学等众多方面得到了广泛应用。
以下就举出几个例子来说明：1. 拓扑结构材料由于自组装材料具有独特的拓扑结构，因此可以用于其设计新型的拓扑结构材料。
例如，在某些条件下，通过二维反硅高分子薄膜自组装可以实现均一、可控的孔径，从而为电荷和超分子合成等方面的应用提供了很好的基础。
2. 生物传感器在生物领域中，自组装纳米材料可以用于制备生物传感器，从而能够实现高分辨率的生物检测。
例如，自组装纳米材料可以用于改进磁性共振成像（MRI）的高灵敏度探测器，有助于生物学和医学等领域的实用和应用。
纳米材料的超分子自组装及其应用
纳米材料的超分子自组装及其应用纳米技术是当今世界科技领域中备受瞩目的研究领域之一，其多种应用已经涉及到了众多领域，如材料科学、生物学、医学等等。
在纳米技术的相关研究中，纳米材料的自组装技术一直是备受关注的热点科技之一。
本文主要介绍了纳米材料的超分子自组装的基本原理、方法以及其具有的应用前景。
一、基本原理超分子自组装是建立在化学反应的基础上，在一定条件下，引导分子间的自组装作用，而形成的具有稳定性、可控性的超分子结构，来实现一系列的功能。
纳米材料的自组装是利用纳米材料的分子间作用力，通过组装单元之间的相互吸引和排斥作用，形成具有结构、性质和功能的有序结构，常用的自组装材料主要有无机化合物（如SiO2、ZnO等）和有机化合物（如聚合物、脂肪酸、胆酸盐等）。
超分子自组装的原理是通过分子间的非共价作用力，例如氢键、范德华力、电荷相互作用和亲疏水性等作用力，促使有机分子之间产生复杂的配位作用，从而使其自组装成为分子超结构。
这种超结构具有多种形态，例如纳米片、管、球以及空心球等。
二、方法超分子自组装技术的实验步骤主要包括两个过程：前处理（分散和修饰）和自组装。
前处理的目的是为了构建具有特定化学性质和结构的原料，以及使其成为可以进行自组装的溶液。
自组装过程则包括以下步骤：先将原料溶解在溶剂中，然后通过控制溶剂和沉淀的混合方式，使原料分子在溶液中形成一个稳定的自组装结构。
其中，溶剂的选择十分重要。
有机溶剂和水，常用的是氯仿、甲醇、乙醇、二氯甲烷等，同时也可以根据不同情况及目的选择不同的溶剂。
另外，为了使组装的结构更加稳定和可控，需要在溶液中添加适当的表面活性剂，以防止组装过程中出现过度聚集的情况。
三、应用前景超分子自组装技术在纳米材料制备和应用等领域中具有广泛应用前景。
（1）生物医学领域：超分子自组装技术可以制备出具有多种形态的纳米颗粒，具有良好的生物相容性和生物可降解性能。
这种纳米颗粒具有较大的表面积和活性基团，可以作为药物载体用于癌症治疗和药物控制释放等方面。
材料工程中各类纳米材料自组装技术原理及其优势
材料工程中各类纳米材料自组装技术原理及其优势自组装技术是材料工程领域中一种重要的制备方法，它利用材料本身的物理化学性质，将分散的纳米颗粒按照一定的规则有序地排列和组装起来，形成有序的结构和功能。
在材料工程中，各类纳米材料自组装技术被广泛应用于制备高性能材料、纳米器件、纳米传感器等领域。
本文将依次介绍各类纳米材料自组装技术的原理及其优势。
首先，介绍一维纳米线自组装技术。
一维纳米线是具有高比表面积和优异电子、光学性能的纳米材料。
利用表面张力等力学效应，可以将一维纳米线有序地组装成各种特定结构。
一维纳米线自组装技术的原理是通过控制纳米线之间的相互作用力，使其在特定的溶剂中有序排布。
通过调整溶剂的溶剂效应和表面功能化等手段，可以进一步控制纳米线的组装方式和结构。
一维纳米线自组装技术具有高效、可扩展性强、结构可调控等优势，在纳米电子器件、柔性传感器等领域有着广泛的应用前景。
其次，介绍二维纳米薄膜自组装技术。
二维纳米薄膜是具有超薄厚度、大比表面积和高载流子迁移率等特性的纳米材料。
通过利用分子间的范德华力和静电作用力等相互作用力，可以将二维纳米材料有序地自组装成纳米薄膜。
二维纳米薄膜自组装技术的原理是通过将纳米材料悬浮在溶液中，利用自身的能量最小化原则，使纳米材料有序地排列在基底上。
通过调控溶液的pH值、离子浓度、温度等参数，可以控制纳米薄膜的厚度、晶格结构和电子输运性能。
二维纳米薄膜自组装技术具有制备简单、制备速度快、结构可调控等优势，被广泛应用于柔性显示器、光电器件等领域。
然后，介绍三维纳米结构自组装技术。
三维纳米结构是由纳米材料构成的具有复杂形状和特殊功能的结构。
通过利用纳米材料的自组装性质，可以将纳米颗粒按照一定的规则有序地组装成三维结构。
三维纳米结构自组装技术的原理是通过控制纳米颗粒之间的相互作用力，使其在特定的条件下进行自组装。
通过调控溶剂的溶剂效应、表面功能化和外界场等手段，可以控制纳米颗粒的位置、排列和连接方式。
自组装技术在纳米材料合成中的应用
自组装技术在纳米材料合成中的应用随着科学技术的不断发展，人们对于更加精细化、高科技化的材料需求也日益增加。
在这一过程中，纳米技术逐渐成为了一种大势所趋。
纳米技术是一种能够控制物质结构在尺寸和性能等方面具有极高精度的技术，能够将材料的部分属性进行微观调整，从而制备出高性能、高可靠性、高抗冲击性、高热稳定性等各种材料。
而自组装技术则是纳米材料合成中的重要技术手段之一，可以使得不同类型、不同形态的纳米材料进行高效且精准的组装，最终实现了新材料的合成。
本文将重点探讨自组装技术在纳米材料合成中的应用。
一、自组装技术的基本原理自组装技术是指将材料的基本单元——分子、微粒子、纳米粒子、高分子等框架化功能单元在体系内自发组装为更大的结构形态的一种方法。
自组装技术能够将纳米材料进行精准合成，精益求精，通常是通过“两步法”来实现。
首先是选择合适的单元：在实际操作中，需要进行单元的筛选、择优等过程，选出最合适进行自组装的单元。
其次是设计合适的自组装方案：一方面，需要考虑单元从自己组装之后要达到的结构形态，另一方面，需要考虑形态组装的稳定性、可控性等影响因素。
当这些问题解决后，再对单元进行组装，即可得到所需要的新材料。
二、自组装技术的应用范围非常广泛，其中纳米材料合成是自组装技术的常见应用之一。
1、自组装技术在纳米材料的表面修饰中的应用纳米材料因其表面活性大、晶格缺陷多等特点，表面的化学修饰通常是将纳米材料应用在实际中的前提，通过化学修饰来改善纳米材料的使用性能和稳定性。
自组装技术可以将不同材料的化学单元组装成为表面修饰分子，将其固定在纳米材料表面，从而获得了一种新型的纳米修饰材料。
例如，自组装法可以修饰金属纳米粒子表面，例如原子层细分修饰，水相修饰，有机物基表面修饰等，也可以将自组装单元封装在纳米粒子中。
这些修饰材料具有良好的生物相容性、可溶性、可稳定性等特点，能够在纳米分析、纳米制药等多方面产生巨大的应用价值。
2、自组装技术在纳米材料的制备中的应用纳米材料在结构、形态、物理性质等方面都具有特殊的性质，利用自组装技术进行修饰和改变，能够得到新的性能更好的纳米材料。
超分子纳米材料的组装及其应用
超分子纳米材料的组装及其应用随着纳米技术和材料学的不断发展，超分子纳米材料作为一种全新的材料已经引起了越来越广泛的关注。
它通过自组装过程将单个分子有序排列，形成层次化结构，具有良好的物理和化学性能，被广泛用于电子、光学、生物医学等领域。
本文将介绍超分子纳米材料的组装方式及其应用。
一、超分子纳米材料的组装方式超分子纳米材料是由许多分子之间的非共价相互作用，如氢键、范德华力和静电相互作用等，自行组装而成。
主要包括自组装（bottom-up）和模板法（top-down）两种方式。
（一）自组装自组装是将功能分子通过非共价相互作用自行组装成超分子结构，是一种自然界常见的物理过程。
它是通过分子间的作用力，使分子在空间中自发组装成有序、周期性的结构。
自组装方法可以扩展到许多不同的材料中，包括有机和无机分子、聚合物和生物大分子等。
此外，自组装还具有可以通过旋转、调整温度和溶剂等手段来控制结构的优点。
（二）模板法模板法是一种通过使用模板的辅助来制备超分子纳米结构的方法。
在此过程中，可将所需材料作为前体沉淀到模板上，然后通过烧结、溶解或化学反应等手段，从模板中获得所需的纳米结构。
模板法能够控制形状和尺寸，并可用于制备复杂的结构，如纳米线、纳米棒和纳米贝壳。
此外，模板法还可以通过多层模板法来获得更复杂的结构。
二、超分子纳米材料的应用（一）电子学超分子纳米材料在电子学中应用广泛。
利用超分子自组装方法制备的有机场效应晶体管（OFETs）具有优异的电化学和光学性质。
此外，许多研究结果表明，超分子纳米材料中的小分子具有良好的半导体性能，在有机太阳电池、有机场效应晶体管和有机固体激光器等领域表现出色。
（二）光学超分子纳米材料在光学领域中的应用也非常广泛。
例如，利用自组装方法制备的金属-有机纳米材料可用作优异的表面增强拉曼光谱（SERS）基底。
此外，利用自组装结构制备的超分子纳米材料可用于制备紫外线吸收剂、荧光染料和光伏材料等。
基于DNA纳米技术构建功能材料及器件
基于DNA纳米技术构建功能材料及器件DNA纳米技术是一种利用DNA分子自组装的方法，可以构建各种功能材料和器件。
DNA作为一种天然的生物大分子，具有独特的自组装性能和化学特性，被广泛应用于纳米科技领域。
在基于DNA纳米技术构建功能材料及器件的领域中，有几个重要的应用方向：DNA纳米结构、DNA纳米传感器、DNA纳米机器人和DNA纳米电路。
下面将分别对这些方向进行介绍。
首先，DNA纳米结构是利用DNA分子的自组装性质构建的纳米结构。
DNA分子本身的特点使得科学家可以通过精确设计和合成来控制DNA分子的排列方式和互相作用，从而构建出各种形状和结构的纳米材料。
这些DNA纳米结构广泛应用于纳米电子学、光子学和药物传递等领域。
例如，科学家们利用DNA纳米结构制作出高度有序的纳米线阵列，用于纳米电路和纳米光学器件；利用DNA纳米结构构建的纳米容器可以用于药物的传递和释放。
其次，DNA纳米传感器是利用DNA分子的特异性识别性质构建的传感器。
DNA分子能够与特定的目标分子发生特异性的识别和结合，因此可以将DNA纳米结构设计成一种特定目标物的传感器。
这些DNA传感器可以用于检测生物标志物、环境污染物和食品安全等方面。
例如，科学家们设计了一种基于DNA纳米技术的病毒传感器，可以快速、灵敏地检测出病毒的存在，为传染病的诊断和预防提供了重要的工具。
第三，DNA纳米机器人是利用DNA分子和其他功能分子组装成的纳米尺度机器。
这些DNA纳米机器人能够执行一些特定的任务，例如运输载荷、执行化学反应和进行精确的操作。
DNA纳米机器人有望应用于医学、制造业和环境保护等领域。
例如，科学家们利用DNA纳米机器人制造了一种可以抓取和释放药物的纳米机械臂，为靶向药物传递提供了一种新的方法。
最后，DNA纳米电路是利用DNA分子构建的纳米尺度电子电路。
DNA分子可以作为电子器件的构建材料，可以用来制作纳米电极、纳米晶体管和纳米存储器等。
DNA纳米电路有望应用于超高密度存储、量子计算和分子电子学等领域。
纳米结构组装体系
纳米结构组装体系纳米结构组装体系是指通过控制和调控纳米尺度下的物质组装方式，将纳米材料按照特定的结构和形状有序地组装在一起，形成具有特定功能和性能的纳米结构体系。
这一领域的研究不仅具有基础理论价值，还有着广泛的应用前景，可以在材料科学、生物技术和纳米器件制造等方面发挥重要作用。
纳米结构组装体系的构建涉及到一系列的技术和方法。
常用的组装方法包括自组装、模板法和光刻法等。
其中，自组装是利用分子间的相互作用力使纳米粒子按照一定的规则有序排列在一起。
模板法则是利用纳米级模板的物理或化学性质来引导纳米粒子在模板上有序组装。
而光刻法则是利用光敏性物质在光照下发生物理或化学变化，形成微细结构。
纳米材料的组装需要考虑多个因素，其中一个关键问题是纳米粒子的形貌和尺寸控制。
纳米粒子的形貌决定了其在组装过程中的排列方式，如球形纳米粒子容易形成堆积，而长棒状纳米粒子则容易沿特定方向组装。
纳米粒子的尺寸控制则可以通过化学合成或物理方法实现。
通过改变合成条件或添加合适的表面修饰剂，可以调控纳米粒子的尺寸和分散性，从而实现纳米结构的组装和控制。
在纳米结构组装体系中，表面修饰剂的选择也非常重要。
表面修饰剂可以改变纳米粒子的表面特性，包括表面电荷、亲水性和亲油性等，从而调控纳米粒子之间的相互作用力，影响组装的方式和结构。
常用的表面修饰剂有聚合物、表面活性剂和功能性分子等。
纳米结构组装体系的组装方式和组装结果对材料性能和功能有着重要的影响。
例如，通过调控纳米粒子的组装方式和密度，可以实现纳米材料的导电性、光学性能和力学性能的调控。
此外，通过选择适当的纳米材料和组装方法，还可以实现纳米结构的多样性，从而拓展纳米材料的应用领域。
纳米结构组装体系在材料科学、生物技术和纳米器件制造等领域都有着广泛的应用前景。
在材料科学领域，纳米结构组装体系可以用于构建新型的功能材料，如纳米传感器、催化剂和能量存储材料等。
在生物技术领域，纳米结构组装体系可以用于构建纳米药物载体，用于控制药物的释放和靶向传输。
自组装纳米材料的制备及其性能研究
自组装纳米材料的制备及其性能研究随着纳米技术的发展，纳米材料的制备技术也在不断地更新换代。
在纳米材料的制备过程中，自组装技术受到了广泛的关注。
自组装是指分子或化合物在特定条件下，通过非共价相互作用，自发地形成稳定的大分子或超分子结构。
它的原理是分子间存在的化学亲和性、堆积效应、极性、范德华力等相互作用力，从而形成三维的结构。
本文将详细介绍自组装纳米材料的制备方法及其性能研究。
1. 自组装纳米材料的制备方法1.1 薄膜自组装法薄膜自组装法是指将带有电荷的分子或化合物在固体表面进行自组装，形成具有多层交替排列的超分子薄膜。
该方法主要是利用有机物和离子表面活性剂，通过静电相互作用和范德华力的作用力，形成分子层和离子层的交替排列。
1.2 聚集诱导自组装法聚集诱导自组装法是指将分子或化合物在溶液中或液晶区域中通过水合作用、π-π作用、范德华力、静电作用、氢键等非共价相互作用，自发地形成稳定的聚集体结构，从而达到3D结构的自组装。
1.3 浸渍自组装法浸渍自组装法是指将无序的纳米粒子在液相中通过吸附或化学反应等方式，实现纳米材料的自组装制备。
该方法适用于无需组装很多层的热稳定材料，且制备过程简单，操作容易。
2. 自组装纳米材料的性能研究自组装纳米材料不仅具有超大的比表面积和高效的质量转移特性，还具有明显的结构可控性和形貌可调性，因此在吸附分离、催化、传感、药物释放和光催化等领域有着广泛的应用。
2.1 吸附分离自组装纳米材料可以通过调节不同组装的结构和形貌，以及表面活性剂的选择和浓度等因素，实现对不同体系物质的选择性吸附和分离。
例如，由于纳米材料显著的比表面积，可选择性吸附CO2、甲烷、乙烯等气体，并且具有重复使用的特性，因此在天然气/乙醇混合物的分离中具有广泛的应用前景。
2.2 催化自组装纳米材料不仅具有相应体系物质较大的比表面积和高效的传质特性，还能够控制纳米材料的晶体结构和物相，提高其催化性能。
例如，由于金属纳米材料具有丰富的表面反应活性位点，可以通过可控自组装，实现金属纳米颗粒的大小、形状、晶体结构等参数的控制调节，从而提高其催化性能。
自组装纳米结构的制备与应用
自组装纳米结构的制备与应用随着纳米科技的发展，人们对于纳米结构的研究与应用也越来越广泛。
自组装纳米结构作为一种新型的制备技术，其制备方法简单、可控性好、经济实用等优点受到研究者的广泛关注。
本文将从自组装纳米结构的原理、制备方法以及应用展开讨论。
一、自组装纳米结构的原理自组装纳米结构是利用水平自发地分子运动在一定的条件下形成有序的纳米结构的一种制备方法，它的主要原理是靠分子间的相互作用对自身进行组装。
自组装纳米结构具有高效性、自组织性、有选择性等优点，能够形成具有灵活性、多样性的结构，因而越来越广泛的应用于生物、化工、电子等领域。
二、自组装纳米结构的制备方法以自组装纳米微球的制备为例，主要分以下几步：1. 制备模板模板是自组装纳米微球的基础，模板的大小可以影响得到的微球的粒径。
常用的模板材料有聚苯乙烯乳胶微球、介孔硅、碳纳米管等。
其中介孔硅和碳纳米管因为具有孔洞结构，可以改变通道大小来控制微球粒径。
2. 选择自组装材料自组装材料是形成自组装纳米结构的基础，其物理性质、化学组成等决定了最终形成的结构的大小、形状和组成。
自组装材料可选择聚丙烯烷、聚苯乙烯等性质较好的聚合物成分。
3. 自组装的实现将自组装材料溶解于水中，调整好浓度和pH值，与模板在一定的反应条件下混合在一起，形成自我组装的过程，等待一定时间后，形成了自组装纳米微球。
其中反应条件包括温度、时间、相对湿度等。
4. 模板去除利用酸或盐酸等化学方法，去除模板，得到自组装纳米微球。
三、自组装纳米结构的应用自组装纳米结构在许多领域得到了广泛应用。
1. 在电子领域中，自组装纳米结构可用于制备导电材料、光电材料等，具有极高的应用价值。
2. 在生物领域中，自组装纳米结构用于制备微生物传感器、生物药分子载体、药物缓释系统等。
3. 在化学领域中，自组装纳米结构可用于制备新型的催化剂、吸附剂等，提高反应效率和纯度。
4. 在石油工业、纺织业等领域，自组装纳米结构用于制备高强度、高韧性的新材料等。
纳米材料的自组装制备技术的研究和应用
纳米材料的自组装制备技术的研究和应用随着科技的不断进步和发展，我们的世界变得越来越小，科学探索的领域也越来越高精尖。
在这样的发展背景下，纳米材料作为一种新型材料，迅速地受到了学术界和产业界的关注。
不论是在新型电子器件、生物医药领域还是环境保护领域，纳米材料都具备着极强的应用价值。
而其中，纳米材料的自组装制备技术更是备受研究者们的青睐。
因为不仅可以利用这种技术实现高效纳米级结构物的制备，同时可以通过将纳米单元按照一定规律或方式组合而成的材料，这种材料与单纯的纳米材料相比，其附加的性质更加丰富和复杂。
纳米材料的自组装制备技术，有着广泛的研究和应用前景。
一、纳米材料的自组装制备技术基本原理纳米材料的自组装制备技术，是指通过分子间具有特定相互作用的纳米粒子，为了极力降低能量，自组装成具有特定结构和性能的纳米级结构物。
该技术的基本原理在于，利用自组装过程中的分子间相互作用来控制纳米单元的聚集形态，从而获得不同尺度、形状和结构的纳米级物质。
其中，分子间相互作用的种类包括但不限于范德华相互作用、静电相互作用、氢键相互作用、配位键相互作用等，这些相互作用的机理和特性在不同的自组装体系中，可能会有所不同。
但总的来说，这种自组装过程在纳米材料制备中的作用具有不可替代的地位。
二、纳米材料的自组装制备技术的研究现状随着纳米材料研究的发展，各种纳米材料的自组装制备技术已经被提出或部分应用，其中较为成熟的技术包括胶体晶体自组装、界面自组装、自织扩散自组装等，这种技术的发展形成了一些特点鲜明的分支领域。
（一）胶体晶体自组装胶体晶体自组装是通过在稳定胶体颗粒流体的基础上，利用胶体粒子之间的相互作用来自组装出具有特定结构的有序胶体晶体。
该技术有着较为成熟的研究和应用实践，可以制备出具有周期性结构的纳米级三维晶体、二维膜、柱状结构和球形结构。
胶体晶体自组装在新型传感器、光学器件、微纳机械等领域中都有着广泛的应用前景。
（二）界面自组装界面自组装是指在两相界面上吸附、自组装成具有特定功能羧酸盐、十六烷基三甲基溴化铵等分子的技术。
超分子化学和自组装体的应用
超分子化学和自组装体的应用超分子化学是现代化学研究的热点之一，它以分子间相互作用为基础，通过自组装过程实现复杂结构和功能物质的设计、合成和研究。
自组装体则是超分子体系的重要组成部分，是由分子通过非共价力作用形成的大型结构。
超分子化学和自组装体在化学、材料、生物、环境等领域都有着重要的应用价值。
1. 化学应用超分子化学和自组装体在有机合成、催化、能源等方面具有重要应用价值。
在有机合成领域，超分子化学可用于设计新型分子、催化剂和材料。
例如，通过逆向自组装实现高选择性有机合成反应；通过分子识别和反应触发控制合成复杂分子等。
在催化领域，超分子催化剂具有高效、高选择性和可重复性等优势。
例如，采用有机盐分子自组装制备的催化剂在多种有机反应中具有较高的催化活性和空间选择性。
在能源领域，有机太阳能电池和有机光电器件的制备中，超分子化学的设计和应用具有重要价值。
例如，采用晶体工程方法设计分子自组装体，可以实现高效能量传递和光电转换。
2. 材料科学应用超分子化学和自组装体在材料科学领域具有广泛应用，可以用于设计和合成高分子、纳米、晶体和复合材料等。
在高分子材料领域，超分子构筑可以实现高效的分子排列和结晶控制，从而获得高性能高分子材料。
例如，采用超分子自组装方法和液晶结构设计，可以制备具有高导电性和机械强度的有机电子材料。
在纳米材料领域，超分子化学和自组装体的设计和应用可以实现纳米粒子的有序排列和组装，制备各种功能性纳米材料。
例如，通过超分子自组装法制备的金属-有机纳米材料，具有高度组织结构的有序性和光学特性等。
在晶体材料领域，超分子自组装体可以用于晶体生长和结晶控制，实现单晶、多晶和非晶态材料的制备。
例如，采用自组装法和晶体工程学方法，可以制备具有高晶体品质和光学性能的非线性光学晶体。
在复合材料领域，超分子化学和自组装体构筑可以将不同材料的特性优势融合在一起，形成新型的复合材料。
例如，采用超分子自组装法制备的复合材料具有高性能导电、光学和机械强度等特性。
自组装纳米结构的制备方法及应用
自组装纳米结构的制备方法及应用纳米科技作为一项前沿学科，已经在各个领域展现出了巨大的应用潜力。
自组装纳米结构的制备方法是纳米科技中的一个关键技术，它可以通过物理、化学等方法将纳米粒子自发地组装成特定的结构，从而实现多种应用。
一、自组装纳米结构的制备方法1. 溶液法：溶液法是一种常见的自组装纳米结构的制备方法。
该方法主要通过调节溶液中的浓度和pH值等参数，控制纳米粒子的自组装过程。
例如，可以将具有相同电荷的纳米颗粒悬浮在溶液中，通过静电排斥力使其自发地形成有序结构。
2. 自组装法：自组装法是一种利用分子之间的相互作用力在溶液中进行纳米结构自组装的方法。
通过设计合适的分子结构，可以使其在溶液中形成特定的结构，例如胶束、膜片等。
这种方法可以实现纳米粒子的有序排列，从而控制其性质和功能。
3. 模板法：模板法是一种利用模板中的微观结构进行纳米结构组装的方法。
例如，可以使用介孔材料作为模板，在其孔道内沉积纳米材料，形成有序的纳米结构。
这种方法可以控制纳米材料的孔径、孔道结构和排列方式。
二、自组装纳米结构的应用1. 纳米光学器件：自组装纳米结构能够实现光的调控和传导，因此可以应用于纳米光学器件的制备。
例如，通过自组装纳米颗粒，可以制备出高效的太阳能电池、纳米光学波导等器件，从而实现能量转换和光信号传输。
2. 纳米传感器：自组装纳米结构可以应用于纳米传感器的制备。
通过控制纳米颗粒的排列方式和结构特性，可以使其对特定物质的敏感度和选择性得到提高。
这种纳米传感器可以应用于环境监测、生物分析等领域，具有重要的应用价值。
3. 纳米药物递送：纳米颗粒具有较大的比表面积和特殊的物理化学特性，可以用作药物递送的载体。
通过自组装纳米结构，可以实现药物的高效载荷和控制释放，从而提高药物的疗效和减少副作用。
4. 纳米电子器件：自组装纳米结构在纳米电子器件中也有广泛的应用。
通过将纳米颗粒自组装成特定的结构，可以制备出高精度的纳米电子器件，例如纳米晶体管、纳米电容等，从而提高电子器件的性能和集成度。
使纳米材料自组装的原理及应用
使纳米材料自组装的原理及应用纳米材料自组装是一种能够在不需要额外外力干涉下，基于自身物理化学特性，自然地形成有序结构的过程。
利用这种过程，可以在纳米尺度上构建特定形状和大小的材料，从而应用于生物医学、光学、电子学等领域。
实现纳米材料自组装的原理可以简单概括为两个方面：分子间作用力和热力学驱动力。
在自组装过程中，分子间作用力将物质引向有序排列的形式，而热力学驱动力则使物质在有序结构中保持能量最小的状态。
分子间作用力包括电荷作用力、范德华力、氢键力等。
它们能够在纳米尺度上引导材料形成复杂结构。
比如说，高表面积纳米颗粒由于尺寸小而表面积大，在空气中容易聚集形成团块。
此时，纳米颗粒表面的静电作用力将导致团聚体内部的粒子排列有一定的规律性，最终形成类似于晶体结构的有序结构。
热力学驱动力则是自组装过程中的关键因素。
纳米材料通过吸收热量，从而使本身能量变大，形成有序结构后再通过放出热量，使能量重新变小。
在这个过程中，材料将经历一个熵增加的过程。
也就是说，熵越高的状态越稳定，因此随着自组装的进行，产生的熵增加涉及到的粒子越来越多。
最终产生的有序结构是材料在热力学上最稳定的状态。
通过合理设计材料的物理化学性质，还可以实现更高等级的纳米材料自组装，例如自组装导电纳米管和结晶纳米盒子，其中涉及到的分子间作用力与热力学驱动力的耦合也更为复杂。
目前，研究人员广泛应用纳米材料自组装，以实现晶体的构建、电路的搭建等方面应用。
生物医学领域的纳米材料自组装应用也十分广泛。
有研究人员通过纳米材料自组装结晶，成功合成了一批新型的纳米药物载体。
这些载体能够利用自身高度的生物相容性和有序结构，满足医疗应用中的配位背景寻找问题。
在生物诊疗过程中，还可以基于自组装规律，组合成生物诊断芯片、生物成像佳构集成等功能。
这些都有着巨大的应用前景和科研价值。
总之，纳米材料自组装作为一种基于分子间作用力和热力学驱动力的自发自然过程，在材料科学、生物医学、电子学等诸多领域都有着广泛应用。
利用自组装技术制备多孔纳米材料的研究
利用自组装技术制备多孔纳米材料的研究近年来，利用自组装技术制备多孔纳米材料的研究逐渐受到人们的关注。
这一领域的研究旨在利用纳米材料的特殊性质和多孔结构，在电子器件、分离纯化、催化反应等领域实现更高效、更精密的应用。
下面，我们将详细介绍利用自组装技术制备多孔纳米材料的研究现状和未来发展方向。
一、多孔纳米材料的定义及制备方法所谓多孔纳米材料，就是具有一定孔径和孔隙分布的纳米材料。
这些孔隙可以被用于吸附物质、分离物质、传递电子等多种应用。
目前，制备多孔纳米材料的方法主要包括模板法、自组装法、溶胶凝胶法等。
其中，自组装法是制备多孔纳米材料的较常用、较具吸引力的方法之一。
二、自组装法制备多孔纳米材料的优点与其他制备方法相比，自组装法的最大优点之一是具有天然的分级结构和多级结构。
自组装的过程中，分子之间的特定相互作用会发生，从而导致自组装单元的有序排列，形成不同等级、不同尺度的结构体。
这种结构与自然界中的大分子体系相似，因而被认为具有更好的应用前景。
此外，自组装法制备出的多孔纳米材料的孔隙大小、孔隙形状以及孔隙分布状况都能够通过控制自组装的条件进行调节。
三、自组装法制备多孔纳米材料的研究进展虽然自组装法制备多孔纳米材料的研究时间并不长，但已经涌现出了许多成功的案例。
例如，利用自组装法制备出的碳纳米管等材料，其孔径分布均匀、孔隙率高，具有良好的导电性和导热性，被广泛应用于电子器件领域。
另外，用自组装法制备的金属氧化物材料，其孔径分布和孔隙率可通过控制自组装的条件进行调节，被应用于分离纯化、催化反应等多个领域。
这些结果表明，自组装法制备多孔纳米材料已经具备了实际应用的条件。
四、自组装法制备多孔纳米材料的未来发展虽然目前自组装法制备多孔纳米材料已经取得了一定的进展，但仍面临着一些挑战和难题。
例如，多孔纳米材料的制备过程需要耗费大量的时间和成本，限制了其规模化应用的进程；另外，多孔纳米材料的稳定性和可靠性等问题，也需要进一步解决。
自组装技术在纳米材料构建中的应用
自组装技术在纳米材料构建中的应用在当代科技领域中，纳米材料的制造和应用日益成为人们关注的焦点。
纳米材料在材料科学、生物医学、电子学等领域都有广泛应用。
然而，纳米材料的制造仍然存在诸多限制，例如纳米材料的制造难度大，生产成本高，组装复杂等。
为了解决这些问题，科学家们采用自组装技术在纳米材料构建中进行应用。
下面就来详细探讨一下自组装技术在纳米材料构建中的应用。
自组装技术，顾名思义就是通过分子间相互作用能够自行形成特定结构的技术。
在纳米材料制造中，自组装技术的应用主要是指通过调控分子间相互作用，从溶液中自然形成纳米材料的技术。
这种自下而上的构造方法，不仅简单快捷，而且制备出来的纳米材料结构有序、相对稳定、具有低成本、可扩大生产规模等优点。
纳米材料自组装技术常用的有三种方法，分别是蒸发法、自生法和模板法。
蒸发法自组装，是利用液体表面张力的效果，通过液体不断蒸发，将溶质分子自下而上地组装形成具有顺序结构的纳米材料。
这种方法制备纳米材料的形状、尺寸及结构可以控制，但由于其固-气相转移过程中的非均相性，因而容易出现缺陷和污染，影响产品的品质。
自生法自组装，是指将合适的化合物进行反应并使其自组装形成纳米材料。
这种方法的优点是能够制备出高质量、无缺陷的纳米材料，缺点是操作比较繁琐，比较难控制材料的形状及尺寸。
模板法自组装，是将模板置于溶液中，溶剂中含有单体或者前体分子，在加入适当的化学物质刺激下可以自发地和裂变成纳米材料。
这种方法制造纳米材料的形状、尺寸、结构与模板的特殊几何形状有关，模板法技术制备出来的纳米材料结构有序、稳定可控，且可以大量生产。
自组装技术应用于纳米材料的制造中，不仅简化了操作流程，增加了制作效率，而且具有更大的可控性，可以制备出种类繁多的纳米材料，例如纳米管、纳米颗粒、纳米薄膜等。
同时还可以利用软模板、硬模板和无模板自组装技术制造各类不同形态的纳米结构，例如纳米晶体、纳米嵌段聚合物、纳米阵列等。
自组装纳米材料的制备与应用
自组装纳米材料的制备与应用随着科技的不断发展，纳米材料已经成为物理、化学、材料学等多个学科领域中的研究热点。
自组装纳米材料在材料科学领域中的应用日渐广泛，其制备技术也正在相应地得到不断的发展和完善。
一、自组装纳米材料的概念和特点自组装纳米材料指的是利用分子的自组装性和自组装过程的特点构筑起纳米级的结构和界面的材料。
自组装是指具有超分子组装功能的物质，由于其自身的物理性质，可以在介于分子和宏观物质之间的尺度，实现自主的组装。
其具有以下几个特点：1. 自组装性：自组装纳米材料利用分子之间的亲疏作用和自身的物理性质，可以在介于分子和宏观物质之间的尺度自主组装，构成各种形态和形状的结构。
2. 近原子级别的精度：与传统的纳米材料比较，自组装纳米材料的制备过程在温和条件下进行，可以控制得到形貌多样、组分可控、精度高的纳米结构单元。
3. 高度一致性：自组装纳米材料在制备过程中具有高度的自组装性和再生性，可以得到大规模、均一和稳定的纳米结构，从而有助于实现纳米材料的量产和商业化应用。
二、自组装纳米材料的制备技术自组装纳米材料的制备技术主要包括三种：自汇聚、模板辅助和自逆转。
自汇聚是指将分子、聚合物或其他某些物质在适当条件下，利用分子间的相互作用力进行自主组装。
模板辅助则是指利用一定形状、结构和尺寸的模板，通过模板片段对分子进行限制，使得分子只能在模板的表面上自组装。
自逆转是指利用一种化学反应，将分子或聚合物的特定部分进行反转，达到自组装的目的。
其中，最常见的自组装方法是自汇聚法。
该方法主要包括两种基本形式：一种是单分子自组装，即在溶液中，通过在分子表面上存在的疏水或亲水作用相连，从而构建起来的三维结构；另一种是两分子自组装，即在其中一种分子具有疏水和亲水区域时，与另一类分子的亲水或疏水区域发生作用，从而形成二维或三维自组装结构。
三、自组装纳米材料的应用自组装纳米材料在微电子、光电子、能源材料以及生物医学等领域具有广泛的应用前景，其中一些应用研究进展如下：1. 自组装纳米结构的微电子应用：利用自组装纳米材料制备的有序结构来制做场效应晶体管、存储器等微电子设备，可以提高晶体管和存储器的性能。
原位组装技术在功能纳米材料制备中的应用
原位组装技术在功能纳米材料制备中的应用随着人们对于纳米科技的不断研究和探索，现如今纳米材料已经成为了当今材料领域中最为前沿和具有重要应用前景的一个方向。
而原位组装技术正是纳米材料制备中最为常见的方法之一。
那么什么是原位组装技术？如何应用在纳米材料制备中？一、什么是原位组装技术？原位组装技术（In-situ Assembly Technology）是指利用一定的物理、化学手段在某种特定条件下将多个单体或初物转化为想要获得的多元体系的一种方法。
最早，原位组装技术主要被应用在分析化学中，它可以便于有机合成、光化学反应及生化反应等。
而随着纳米材料制备领域的发展，原位组装技术也被广泛应用在高效制备纳米材料上。
二、原位组装技术在纳米材料制备中的应用原位组装技术可以制备各种各样的纳米材料，如纳米条、纳米棒、纳米线、纳米板等。
原位组装技术在纳米材料制备中的应用主要包括以下几个方面：1. 原位生长法原位生长法是指通过在特定的条件下在单晶表面与溶液/气相反应体系中沉积形成立方体的结构。
这种方法可以制备出高度结晶度的纳米材料，并且这些纳米材料可以被应用在高效催化、资光谱学和传感器等领域。
2. 原位组装法原位组装法是指将溶液/气相反应体系中的单体转化为所需的多元体系。
这种方法可以制备出高质量的纳米材料，并且这些纳米材料在生物体内应用较为广泛。
3. 原位氧化法原位氧化法是指通过特定条件下在气相反应体系中将单体转化为氧化物纳米材料。
这种方法可以制备出高度结晶度的纳米材料，并且这些纳米材料可以在锂离子电池、高温热电发电和光电传感器等领域得到广泛应用。
三、原位组装技术的优势原位组装技术不仅可以制备出高质量的纳米材料，还具有以下几个优势：1. 可控性较高原位组装技术可以在特定条件下制备所需要的多元体系，从而保证了制备出的纳米材料具有高度的结晶度和长程的规则性。
2. 操作机理简单原位组装技术可以通过物理、化学手段将所需要的单体组装成为多元体系，其操作过程相对简单，操作门槛相对较低。
超分子化学中的自组装与功能性材料
超分子化学中的自组装与功能性材料超分子化学是研究分子之间相互作用及其自组装行为的学科，其目标是通过控制和利用分子间的非共价相互作用来构建具有特定性质和功能的分子组装体，进而为材料科学和生命科学提供新的理论和方法。
在超分子化学中，自组装被认为是一种重要的自然方式，能够构建出多种功能性材料。
一、自组装的基本原理在自组装过程中，分子通过非共价相互作用力（如氢键、范德华力、静电作用力等）相互结合，形成具有一定结构和功能的聚集体。
这种相互作用力相对较弱，但通过合理设计和选择，可以使分子在特定条件下发生自组装。
二、自组装的应用领域1. 智能材料自组装的分子可以通过外界刺激（如温度、光、pH值等）改变其聚集态，从而实现对材料性质的智能调控。
智能材料在传感、响应等方面具有广泛应用前景。
2. 有机太阳能电池自组装技术可以帮助构建具有优异光电转换效率的有机太阳能电池。
通过合适的分子结构和界面工程，可以实现光吸收、电荷分离和传输的高效率转化。
3. 药物传输与缓释利用自组装技术，可以将药物载体与活性药物相结合，形成稳定的纳米粒子或胶束。
这些结构可以实现药物的有效传输和缓释，提高疗效并减少副作用。
4. 分子电子学自组装分子可以形成高度有序的自组装薄膜或纳米线，用于构建分子电子学器件。
这种自组装薄膜或纳米线具有优异的电子输运性质，为新型分子电子学器件的发展提供了有力支持。
5. 纳米材料自组装技术可以用于制备纳米颗粒、纳米管等纳米材料。
这些纳米材料具有特殊的形貌和结构，可以应用于催化、能源储存等领域。
三、自组装材料的设计1. 分子设计在自组装材料的设计中，需要合理选择和设计分子的结构、功能基团以及它们之间的相互作用力。
通过调控非共价相互作用力的强弱和方向性，可以实现分子的有序组装。
2. 条件控制自组装需要特定的条件，如温度、溶剂、pH值等。
通过调节这些条件，可以有效控制自组装过程的速度和结构，得到所需的功能性材料。
3. 后修饰在自组装后，通过合适的后修饰方法，可以进一步调控材料的结构和性能。
分子纳米科学的基础与应用
分子纳米科学的基础与应用分子纳米科学是一门通过控制和利用纳米级别的分子自组装，研究和开发新的纳米材料和器件的学科。
它涵盖了化学、物理、生物学、材料学等多个领域，是当前国际科技竞争的重要方向之一。
分子纳米科学技术的发展已经深入到各个领域，如电子、材料、生物、医药、环保等。
一、分子纳米科学的基础在理解分子纳米科学之前，有必要对其基础进行一定的介绍。
1. 微观世界的尺度分子纳米科学的研究对象是微观世界，其尺度远远小于我们的常规物理所能理解的尺度。
在微观世界中，分子、原子和纳米粒子是最基本的组成部分。
它们发生互动和组装，最终形成大分子、晶体、液滴等宏观物质。
2. 自组装分子纳米科学的基础之一是自组装。
自组装是指分子、原子、离子等微观粒子以自发的方式彼此组成功能亚微米和纳米尺度的结构和设备。
利用自组装可以构建无限种类、性质各异的材料和器件，如超薄薄膜、纳米线、纳米管、量子点和染料敏化太阳能电池等。
3. 分子与材料分子是构成材料的基本组成单位。
分子的内部结构决定了其在宏观世界的性质。
如何在分子级别上进行材料设计、构造和控制，是分子纳米科学的一个关键问题。
一方面，把单个分子作为材料的组成部分，可以创造出新型材料，还可以实现单分子的特定功能。
另一方面，通过对分子内部结构的调控，可以有效地改善材料的性能。
二、分子纳米科学的应用分子纳米科学相关的技术和应用已经深入到各个领域，具有重要的应用前景。
以下是分子纳米科学的几个典型应用：1. 新兴电子器件分子纳米科学为新型电子器件的研发提供了新思路和工具。
分子纳米电子学已经成为一个独立研究领域，其主要目标是开发基于分子和纳米级别的电子器件和系统，如分子场效应晶体管、分子 LED 、分子传感器和纳米电子线路等。
2. 生物医学应用分子纳米科学技术有着广泛的生物医学应用。
纳米颗粒具有比细胞更小的尺寸和出色的细胞靶向性，可以作为药物载体用于靶向治疗和指导治疗。
利用分子纳米科学技术，可以制备出多孔、高生物相容性的材料，用于再生医学和组织工程。
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Chiral recognition based on molecularly imprinted photonic polymer
Color Change for L-dopamine Recognition
Science 2009, 323, 1030
例五：利用组装技术有效构建特异性材料 或超材料(Metamaterials)
Science 2009, 325, 159
例六：自组装技术生产下一代芯片
Nature Nanotechnology 2007, 2, 342
自组装研究呈现下列主要发展态势
Adv. Mater. 20, 4074 (2008)
8. Molecularly Imprinted Photonic Polymer as Ideal Sensing Elements
for Creation of Cross-Reactive Sensor Array
Chem. Eur. J. (2014)
Chem. Commun. (2014)
9. Metal-Organic Frameworks with 3D-Ordere Macroporous Structure: Novel Dynamic Photonic Materials
Angew. Chem. Int. Ed. 50, DOI: 10.1002/anie.201104597 (2011)
Angew. Chem. Int. Ed. 42, 3818 (2003) Highlighted by Angew. Chem
2. Fabrication of Carbon Nanowires with Diameter below 1nm
Langmuir 25, 8235 (2009)
3. A Strategy for Producing Pure Single-Layer Graphene Sheets Based on a Confined SelfAssembly Approach
10. Double-Inverse-Opal as Mirrors for Efficient Enhancement of Dye-Sensitized Solar Cells
Photocurrent Density:
Journal of Physics Chemistry C (2010)
Detection Range: 10mM-10nM
Adv. Mater. 19, 4327 (2007)； Adv. Funct. Mater. 18, 575 (2008)； Chem. Eur. J. 14, 11358 (2008)；J. Mater. Chem. 18, 5452 (2008)； Adv. Mater. 20, 4074 (2008)； Chem. Commun. 46, 967 (2010)； Chem. Commun. 46, 4103 (2010); Small (2012); Small (2012)
Science 2008, 321, 798
Research Interests
Self-Assembled Functional Materials and Chemical Systems
Self-assembly in solution or at interface
Mesoporous structure
6. Chemcal and Biological Sensors Based on Photonic Crystals Molecular imprinting
+
Photonic crystal structure
Label-free Colorimetric detection Rapid response High sensitivity High selectivity
新的组装基元是创造新型功能自组装体系的 关键和自组装研究的主要内容
1987 化学奖
C. J. Pedersen
D. J. Cram
J. M. Lehn
从自组装研究的历史可以看出，每一种新的、功能独特的 组装基元的出现和使用都推动着自组装研究迈上一个新台阶。 也正是基于这些组装基元和组装体系的研究，才导致分子识别、 协同效应等概念的提出、自组装研究范畴的丰富以及研究方法 和手段的逐步建立。
Artificial Cell: 2010年Scientific American 选出的十大科学进展之一
发展理论与表征分析技术是分子自组装研究 的迫切需求
当前无论是化学自组装体系的研究，还 是生物演化过程的探索，都面临着同一个瓶 颈问题，即如何理解和应用自组装的本质和 规律。各种弱相互作用力在自组装过程中扮 演何种角色，如何协同作用，谁主要决定着 组装的方向和途径，产生动态自组装的根本 原因是什么，如何才能从组装基元出发准确 预测组装体的结构等等，这些问题依然没有 得到彻底地解决。
基于组装方式构建的功能纳米 材料和化学体系
李广涛 清华大学化学系
自组装：新一代的“精确”合成方法
自组装是指组装基元通过弱相互作用自发 地形成有序结构的过程，是创造新物质和产生 新功能的重要有段。
构筑基元：无机，有机，高分子，生物大分 子，分子，离子，粒子…… 弱相互作用：范德华作用力，氢键，疏水效 应，π-π作用力，配位作用……
Photonic and plasmonic structure
Microfluidic technique
Electrospinning technique
At Different Length Scales
1.Construction of Conducting Polymer based Nanocables
34
Angew. Chem. Int. Ed. 50, 4947 (2011)
35
Polymer Capsule Systems with Integrated Multifunctions
5. Facile Synthesis of Doped Hollow Carbon Spheres
Unpublished results
Characterization TEM, EDS, AFM and Raman
4. Facile Fabrication of Stimuli-responsive Polymer Capsules with Gated Pores and Tunable Shell Thickness and Composites
• 从多种功能组装基元出发，创造新型的自组装体 系仍将是自组装研究的主要内容。
• 实现对自组装过程的调控是当前自组装研究的难 点，也是自组装发展的突破点。 • 构筑自组装体系并赋予其各种功能是自组装研究 面向实际应用的必然要求。
• 实现高度可控的、功能集成的组装系统是分子自 组装研究的最大挑战。
• 发展理论与表征分析技术，揭示自组装的本质和 规律是分子自组装研究的迫切需求。
自然界中的自组装现象
细胞膜 蛋白质
DNA
离子通道
细胞
龙虾外壳的多层次组装
Advanced Materials 2009, 21, 391
揭示自组装过程的本质和规律，发展 可控的自组装体系，以建立调控生命过程 的方法和技术、创造功能集成的新材料和 信息处理系统，是人类认识和改造自然、 提高生存质量所面临的重大科学技术挑战。
60
Journal of Physics Chemistry C (2011)
第一项：激发增强的模拟
I Exe QE Ext IF 2 EF L(exc ) Z ( flu ) I F ,0 I Exe,0 QE0 Ext ,0
62
第二项：辐射能量增强的模拟
例一：不同尺度笼状化学化合物的高效制备
Science 2010, 328, 1144
例二：分子机器的有效构建
Science 2004, 303, 1845
例三：利用DNA的组装实现金属颗粒的组装排列
Science 2009, 323, 112
例四：利用嵌段共聚物的组装实现每平方英寸 10-Terabit 阵列的构建
56
48%
80%
57
光子晶体能带结构的比较
双反蛋白石结构
常规反蛋白石结构
约100nm
60nm
58
电池效率等高线分布图
在双层的DIO结构中，第一和第二层的晶格常数可以分别 在115~160nm和60~95nm范围内变化，而都可以使光电流 59 效率提高80%以上。
11. Coupling of Nanoparticle Plasmons with Photonic Crystals as a New Strategy to Efficiently Enhance Fluorescence
68
拉曼“眨眼”效应
785nm激发, 功率0.9mW， 积分时间1s, 积分1次， 隔1s采一条谱线，共采集60条
7. A Facile Method for Detection of Anions Based on the Combination of Photonic Crystal and Ionic Liquids
Adv. Mater. 20, 4074 (2008)
Facile Method for Detection of Anions
65 ) Chem. Commun. (2008) ; Chem. Commun. (2012
C
D
66
Raman光谱
实现了“惰性”分子 Fc 的SERS