據4月20日高分子科學前沿網站報道：近日《JACS》刊發了程先生團隊題為A Noncrystallization Approach toward Uniform Thylakoids-like 2D “Nano-coins” and Their Grana-like 3D Suprastructures的論文。指出，利用高分子組裝得到的二維納米結構是近些年來納米科學中的研究熱點，有著獨特的性質。雖然利用各式各樣的方法可以得到多種二維納米結構，但可以有效製備圓形二維納米結構的方法還很少🕟。程先生團隊研究成果足夠新穎和優秀，組裝方法簡單且具有拓展性♔，為人們製備二維結構又貢獻了一個新的思路🙆‍♂️。具體報道如下：

利用高分子組裝得到的二維納米結構是近些年來納米科學中的研究熱點，有著獨特的性質➛。雖然利用各式各樣的方法可以得到多種二維納米結構，但可以有效製備圓形二維納米結構的方法還很少📕。近日🚵🏼‍♀️🍌，程先生與Zhang Wei團隊利用C60與PS的復合物的組裝可以得到二維超分子結構，在形貌上類似於“硬幣”。

▲ 利用C60與PS的復合物NC60⁺−AC60^—PS_n的組裝得到“納米硬幣”

   在該復合物的基本結構中🧑🏻‍🍼，含有兩個C60的分子和一條PS高分子鏈，三者通過共價鍵彼此相連，其中一個C60分子表面為氨基正離子，另一個C60表面為羧基，這就賦予了該復合物可以用pH調控組裝的潛在能力。不過要合成這樣的復合分子並不容易，雖然研究者對於它的合成是輕描淡寫，但其合成過程並不簡單🧑。

▲ 圖註💅🏻：NC60⁺−AC60^—PS_n的合成路線

對於NC60⁺−AC60−PS_n的組裝，調控因素有兩個：pH和PS的聚合度。通過一定的條件優化，可以在H₂O/THF中得到組裝結構，幹態下的TEM和AFM顯示得到了“納米硬幣”形貌的組裝結構。進一步的研究表明，納米硬幣的表面是依靠靜電力相互吸引的C60分子，而中間則為PS無規線團通過範德華力自組裝得到的雙層結構🧒。同時利用AFM可以表征得到納米硬幣的厚度⚃，PS的聚合度越高，則這個厚度越大🛵🧑🏻‍⚕️。

▲ a-f:TEM與AFM表征得到的納米硬幣形貌；g&h：納米硬幣結構示意圖

這樣的納米圓盤形貌讓研究者想起了植物葉綠體中的類囊體和基粒結構，那麽，它們能否像生物體一樣得到更高級的納米結構呢👱🏽‍♂️？研究者進行了下面的探索。

   通過把製備條件改為中性pH條件💇🏽‍♂️，他們降低了納米硬幣之間的正電性排斥，此時PS之間的範德華力凸顯出來👨🏼‍🍼，硬幣之間彼此組裝得到高級結構。

▲“硬幣”組裝得到圓柱狀納米粒子

作為高分子物理界的大師👵，程先生在該研究中也使用了“看家本領”——高分子物理理論計算🕳。研究者對粒子形成進行了詳細的相關表征與高分子物理計算。

總體而言😱，作為高分子組裝的基礎研究，這篇《JACS》已經足夠新穎和優秀，組裝方法簡單且具有拓展性，為人們製備二維結構又貢獻了一個新的思路

參考文獻：

Lin, Z.; Sun, J.; Zhou, Y.; Wang,Y.; Xu, H.; Yang, X.; Su, H.; Cui, H.; Aida, T.; Zhang, W.; Cheng, S. Z. D., A Noncrystallization Approach toward Uniform Thylakoids-like 2D “Nano-coins” and Their Grana-like 3D Suprastructures.Journal of the American ChemicalSociety2017. DOI: 10.1021/jacs.7b01275