超分子聚集诱导发光材料的研究进展及展望

通过超分子自组装构建发光材料是超分子化学研究的重要领域之一.超分子自组装作为一种简单且高效的手段,可以将不同结构的分子通过非共价键作用力构建成具有精确结构和多功能的组装体,进一步赋予了超分子材料独特的物理特性.由于超分子发光材料中非共价键相互作用力具有动态且可逆的性质,因此使其具有对刺激物特异性识别和对微环境变化敏感的特点,从而被广泛应用于生物传感和成像、药物传递、化学传感、人工光收集系统、信息加密和光催化等领域.基于此,为了了解超分子发光材料的最新研究进展,主要按照氢键相互作用、π-π堆积和多种非共价键相互作用,较系统地阐述了最近四年超分子发光材料,从设计到制备再到应用的最新研究进展,并且进一步展望了其未来所面临的挑战.     

多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料

多酸具有多样的拓扑结构和优异的理化性质,在催化、光电材料和药物等领域显示出广阔的应用前景。多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料不仅有效融合了多酸丰富的功能特性和有机聚合物良好的加工性,而且其有序的自组装结构还赋予材料更多优异的功能调控性。静电复合、氢键作用、共价键连等超分子策略是将多酸引入到聚合物基质中的有效方法。本文总结了多酸-有机聚合物超分子杂化材料近几年的最新研究进展,重点介绍了这类杂化材料的构筑策略、其有序的自组装行为以及超分子功能特性的调控等。     

基于杯芳烃主体的分子自组装研究进展

分子自组装是超分子化学最重要的研究内容之一. 杯芳烃作为继冠醚、环糊精之后的第三代人工合成受体分子已在分子自组装研究方面取得了重要进展并显示了广泛的应用前景. 主要综述杯芳烃衍生物通过氢键、金属诱导配位、π-π作用、疏水作用等非共价键弱相互作用力在溶液状态、固态和界面的分子自组装方面的研究进展.     

[60]富勒烯的超分子自组装研究进展

超分子自组装是发展超分子电子学的重要途径。随着纳米科学和技术的迅速发展,自组装技术已成功地应用于纳米尺度物质的维数、形貌和功能等的调控。作为构筑分子水平上一维、二维、三维有序功能结构和高有序分子聚集态结构的关键技术,超分子自组装技术有力地推动了具有优良光、电、磁性能的分子材料和纳米功能材料更深层次的研究。本文综述了超分子自组装在富勒烯科学领域的基础研究和应用,特别是对有利于自组织和自组装功能的富勒烯基衍生物的设计与合成、超分子作用力引导的具有特定结构的分子体系的可控自组装、以及富勒烯分子聚集态结构材料的光物理过程、超分子中电子转移和能量转移现象进行了描述;并对卟啉、四硫富瓦烯、碗烯和杯芳烃等一系列富π电子化合物和大环主体分子等包含[60]富勒烯的主体化合物的超分子作用和超分自组装体以及通过氢键、π-π作用、静电力和范德华力和金属配位作用形成的[60]富勒烯超分子自组装体进行了总结,对未来发展进行了展望。     

超分子和高分子自组装的动力学模拟研究

超分子和高分子的自组装是发展新型高性能材料的有力手段.通过自组装构筑多级有序结构,从而显著提高材料的力学、光学或电学性能,是化学和材料科学研究的前沿.然而精确调控自组装需要深入理解范德华、氢键、静电、主客体复合和π-π等相互作用以及动力学机理所扮演的角色.计算机模拟,尤其是分子动力学模拟,为研究自组装结构和演化过程提供了独一无二的手段.本文主要阐述超分子和高分子的多尺度模型和动力学模拟方法,讨论不同模拟方法的特点、适用范围和优势;进一步简述我们发展的定制模型和方法,以及同时提高模型精度和计算效率方面采取的策略.通过总结应用这些方法对超分子和高分子自组装开展的研究工作所取得的进展,为进一步发展自组装动力学模拟方法提供参考.     

聚肽胶束的超分子反应:聚合、环化及活性生长

聚合物自组装是制备纳米材料的有效途径.自组装纳米材料在药物载体、高性能材料、生物结构模型等领域具有重要的应用价值.近年来,在聚合物分子自组装研究的基础上,研究者们发展了聚合物纳米粒子的自组装研究,并取得了很大进步.聚合物纳米粒子的组装一般可称为超分子反应.以聚肽胶束为组装基元的超分子反应研究得到了很多关注,取得了一系列进展.本文以本课题组的工作为主,总结归纳了近年来在聚肽胶束自组装(超分子反应)研究方面的进展,主要包括超分子聚合、环化和活性生长.文中着重强调了理论模拟在探究胶束超分子反应中的作用.最后,本文展望了该研究领域的发展方向,并指出所面临的机遇和挑战.     

有机共轭分子自组装方法

本文综述了有机共轭分子自组装方法的最新研究进展,从有机共轭分子的合成、自组装方法、光电性质及应用等方面进行了阐述,着重阐述了适用于有机共轭分子的各种自组装方法。认为它们的自组装在有机光电材料或器件方面具有广阔的应用前景及潜在的应用价值。     

超分子拓扑高分子：合成、组装及功能

超分子拓扑高分子结合了非共价键的动态可逆特性和共价型拓扑高分子的结构特点,是一种具有广泛应用前景的高分子物种.本文从超分子拓扑高分子的合成、组装及功能等三个方面综述了该领域的最新研究进展.首先重点强调了利用直接或间接方法来构筑超支化、树枝状、星形、刷形、交联型和环形等超分子拓扑高分子的策略,其次从内部结构参数和外部环境响应两方面介绍了调控超分子自组装行为的主要方法,然后对其在生物医用材料、光电活性材料以及自修复材料等领域的潜在应用进行了较为全面的总结,最后指出了超分子拓扑高分子研究领域目前存在的关键问题和重要挑战.     

多肽分子自组装

源于自然界中广泛存在的蛋白质自组装现象,近年来多肽的自组装逐渐成为材料学和生物医学等领域的研究热点.通过合理调控多肽的分子结构以及改变外界的环境,多肽分子可以利用氢键、疏水性作用、π-π堆积作用等非共价键力自发或触发地自组装形成形态与结构特异的组装体.由于多肽自身具有良好的生物相容性和可控的降解性能,利用多肽自组装技术构建的各种功能性材料在药物控制释放、组织工程支架材料以及生物矿化等领域内有着巨大的应用前景.本文总结了近年来多肽自组装研究的进展,介绍了多肽自组装技术常见的几种结构模型,概括了多肽自组装的机理,并进一步阐述多肽自组装形成的组装体形态及其在材料学和生物医学等领域里的应用.     

苝酰亚胺和大环化合物的超分子组装(英文)

苝酰亚胺及其衍生物是一类具有良好的π…π堆积能力和优良的光电性能的n型半导体材料,通过该类化合物与大环化合物构筑纳米超分子组装体是近年来化学、材料科学和纳米科学等领域备受关注的研究之一。本文主要论述了近年来以共价或非共价的方法将超分子大环化合物引入到苝酰亚胺体系构筑出各种纳米功能超分子组装体的研究进展,可以认为超分子大环化合物与苝酰亚胺的组装不仅可以调节苝酰亚胺的光物理行为,而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性,使其在传感材料和光电器件等方面展现出很大的潜在应用价值。这些研究极大地拓展了构筑新颖苝酰亚胺纳米超分子组装体的方法。我们相信本文对于进一步构筑具有特定结构和功能的苝酰亚胺-大环化合物超分子组装体将起到积极的促进作用。     

芳环超分子体系中的π-π作用

π-π作用是芳环超分子体系中广泛存在的一种重要的弱相互作用. 本文对π-π作用的特征、形式、有效参数和表征方法等作了比较全面的综述, 同时小结了影响π-π作用的一些重要因素, 最后还概述了近年来π-π作用在超分子组装、不对称催化、有机半导体材料等领域的研究进展.     

卟啉类化合物分子光电器件研究进展

分子电子器件是未来分子电路的微电子元件,已成为有机功能纳米材料研究的热点。 卟啉类化合物的π共轭体系表现出的独特光电性能和良好的热稳定性,使其作为光电器件、模拟生物酶、分子识别和传感材料在材料化学、医学、生物化学和分析化学等领域展现出良好的应用前景,由于卟啉分子平面结构的易修饰性,常用卟啉化合物组装单元来构建功能化的卟啉光电器件。 本文综述了卟啉类化合物的特点及其在光电器件中的应用进展。     

苝类化合物研究与应用

苝类化合物具有大的共轭体系,易于进行结构修饰,可引入各种功能性基团,这种奇特结构赋予了苝类化合物优良的理化性质和特殊功能,在材料科学、超分子化学、生物、药学、医学等领域具有宽广的应用潜力,尤其在苝类有机光电材料已得到广泛的研究,取得了许多重要成就。尤其是近来越来越多的研究致力于开发苝类化合物其它可能的应用,已延伸到诸多领域,特别是相关生物医药的应用研究已成为近几年来异常活跃的新兴研究领域,引起广泛关注,进展迅速。本文结合课题组的研究工作,参考国内外近五年文献,首次系统地综述了苝类化合物在有机光电材料、纳米材料、生物医药光敏剂、生物荧光标记和成像、药物载体、人工诊断剂、人工离子受体和荧光分子探针等材料、生物、医药领域应用研究新进展。文中注重强化了化合物结构对苝类化合物性质和应用的影响。对未来苝类化合物研究与应用的发展趋势作了展望。     

配位化学中的C-H…π非键弱相互作用

随着超分子化学研究的深入和发展,C-H…π非键弱相互作用越来越多地在晶体工程学、分子识别、主客体化学、自组装超分子体系以及生物大分子与配体相互作用等领域中被关注。本文综述了在配位化学中的C-H…π非键弱相互作用,它不仅存在于配合物分子内,亦可在配合物分子间观察到,并对利用配合物体系进行C-H…π非键弱相互作用体系研究提出一些设想。     

杯芳烃化学的研究

杯芳烃作为超分子化学研究中一类重要的人工合成受体分子已受到广泛的关注,在化学、生物以及材料领域内显示出巨大的研究和应用前景。本文首先综述了杯芳烃在分子识别、模拟酶及分子自组装等方面的最新研究进展,然后介绍了作者从事杯芳烃研究十余年所取得的成果。     

吩嗪衍生物在分子识别与自组装中的应用进展

种类繁多的吩嗪类化合物对有机化学研究者来说并不陌生,它广泛地存在于有机天然产物中并且具有较好的生物活性,含有天然骨架的吩嗪类化合物的合成过程简单,分子结构的功能化容易.该类化合物具有多个配位点和较大的共轭体系,使其容易形成氢键、离子键以及π-π堆积作用等弱相互作用.因此,吩嗪类化合物在超分子化学中的应用极为广泛.分子识别(MR)和超分子自组装(MS-A)是一直以来是超分子化学的两大重要的研究方向,综述了近几年来吩嗪衍生物在MR和MS-A中的应用进展.根据与吩嗪衍生物所作用的客体的类型的不同将MR分为阳离子识别(CR)、阴离子识别(AR)以及中性分子识别(NMR)三类.根据诱导因素的不同又将MS-A分为以下五类:氢键作用诱导的自组装(HBSA)、堆积作用诱导的自组装(ASA)、金属-配体作用诱导的自组装(M-LSA)、多种作用力协同作用诱导的自组装(MFSA)以及外界环境的导向作用诱导的自组装(OESA).     

基于π体系的超分子功能材料的制备与应用研究

近年来,聚集态结构材料制备方法的快速发展和应用领域的不断拓宽使得构建更小、更快、功能性强、性能优越的分子器件成为可能。π体系有机共轭分子作为构筑纳米结构的一个新颖单元,越来越吸引人们的注意。本文从纳米材料的概念和特点出发,介绍了基于π体系有机共轭分子的超分子功能材料以及无机/有机杂化功能材料体系的构建方法。我们重点讨论了经典自组装的方法,并且进一步探讨了自组装过程中常见的几种驱动力对形成聚集态结构起到的重要作用。在材料制备的基础之上,我们还探讨了各种功能化器件的构建以及它们在场发射、光电探测、太阳能电池、传感器、非线性光学材料、光波导材料等领域的广泛应用。     

基于芳香分子-糖类手性超分子组装体及功能

手性超分子组装体广泛存在于自然界中,因其在材料、化学和生物学等领域广阔的应用前景,引起了科学家们极大的兴趣。其中以糖类分子作为手性源,经分子自组装构筑手性超分子组装体的研究已成为超分子化学领域的研究热点之一。本文综述了基于糖类修饰的苝酰亚胺分子、偶氮苯分子、联苯类分子和卟啉类分子等芳香分子化合物经自组装构筑的手性超分子组装体,介绍了其在有机溶剂和水的混合溶剂、水中的凝胶性质,超分子手性特征和功能,糖分子类型与超分子组装体手性间的关系等,并对基于糖类的手性超分子组装体的前景进行了展望。     

超分子凝胶的手性功能应用:手性分子识别与不对称催化

超分子凝胶通过形成三维空间网络结构将溶剂液体相固定化,是一类重要的软物质材料。由于超分子凝胶能快速形成,自组装形成的纳米结构均一、可调,且可大规模制备,因此成为超分子化学、纳米技术以及材料科学研究的重要研究方向之一,并在诸多领域得到广泛的功能研究和应用拓展,如在材料模板、光电开关、药物释放、分子识别和超分子催化等方面已有大量研究报道。由于超分子凝胶具有固-液相可逆转变、可控组装等特性,成为了超分子手性和分子手性研究的重要载体。近年来超分子凝胶在超分子手性催化、手性分子识别等方面取得了一系列重要突破,为超分子凝胶功能应用开辟了新的空间,为手性科学研究提供了新的手段和方法。     

多重氢键超分子聚合物

超分子聚合物是通过单体单元间的可逆非共价作用(包括氢键、π-π相互作用和金属配位作用等)形成的,由于非共价键的方向性和强度,这类聚合物显示了许多有趣的功能,例如刺激响应性和纳米结构自组装.本文总结了近三年来多重氢键超分子聚合物在改善聚合物性能、形成复杂分子构造、自组装纳米结构等方面的作用,并对超分子聚合物的应用进行了展...