利用無(wú)機(jī)納米晶作為組裝基元設(shè)計(jì)制備新型功能材料具有重要的科學(xué)意義。囊泡狀微球由于其空心結(jié)構(gòu)及組裝單元間的耦合效應(yīng)，在催化、傳感、生物成像、藥物釋放以及腫瘤治療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，除了使用非均相體系的相界面作為模板組裝外，在均相體系中科研人員也發(fā)展了多種利用兩親性聚合物驅(qū)動(dòng)納米晶組裝得到囊泡狀微球的方法。然而，這些方法獲得的囊泡狀微球其尺寸一般在100 nm以上，限制了材料在生物醫(yī)藥等體系中的應(yīng)用。另一方面，雖然光驅(qū)動(dòng)由于其在時(shí)空上的可控性受到了人們的廣泛青睞，但目前利用光驅(qū)動(dòng)無(wú)機(jī)納米晶的組裝仍強(qiáng)烈依賴于復(fù)雜光響應(yīng)分子的設(shè)計(jì)與合成，這也極大地限制了光驅(qū)動(dòng)手段在自組裝體系中的進(jìn)一步發(fā)展。
中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究中心張鐵銳研究員、國(guó)家納米中心唐智勇研究員以及美國(guó)馬里蘭大學(xué)聶志宏教授合作發(fā)展了一種新的通用性的光驅(qū)動(dòng)組裝方法，得到了尺寸小于50 nm的囊泡狀組裝體。在題為Spontaneous Organization of Inorganic Nanoparticles into Nanovesicles Triggered by UV Light 的文章中，研究人員在納米晶表面修飾簡(jiǎn)單、商業(yè)化的硫醇配體，利用巰基的光氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)其在納米晶表面的遷移，進(jìn)而在溶劑極性的誘導(dǎo)下組裝得到了囊泡狀微球。同時(shí)，研究人員證明，多種無(wú)機(jī)納米晶包括金、鉑、鈀乃至硒化鎘等，均可利用這一巰基氧化機(jī)制驅(qū)動(dòng)其組裝為囊泡。更重要的是，當(dāng)這些納米晶組裝為囊泡后，其性能發(fā)生了顯著的變化。以硒化鎘量子點(diǎn)為例，當(dāng)其組裝為囊泡作為光催化分解水產(chǎn)氫的催化劑時(shí)，其催化活性明顯提高，而囊泡結(jié)構(gòu)帶來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度也提升了其催化穩(wěn)定性。
相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際材料領(lǐng)域期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上，并被選為當(dāng)期“內(nèi)封面（back inside cover）”向讀者重點(diǎn)推薦。隨后國(guó)際著名科學(xué)媒體Materials Views 以Light triggered spontaneous assembly of nanoparticles to nanovesicles為題對(duì)該研究進(jìn)行了亮點(diǎn)點(diǎn)評(píng)（highlight）。報(bào)道認(rèn)為，這一工作不僅提供了一種外界刺激下組裝得到復(fù)雜納米功能結(jié)構(gòu)的新方法，同時(shí)所獲得的材料也為催化、生物成像、藥物負(fù)載及治療等應(yīng)用提供了新機(jī)遇。
相關(guān)研究工作得到了科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、中科院“百人計(jì)劃”、國(guó)家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、中組部“萬(wàn)人計(jì)劃”-青年拔尖人才支持計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目的大力支持。
光驅(qū)動(dòng)無(wú)機(jī)納米晶自組裝獲得囊泡結(jié)構(gòu)及其在光催化分解水產(chǎn)氫中的應(yīng)用
光驅(qū)動(dòng)的自組裝：囊泡結(jié)構(gòu)的制備與應(yīng)用
