开发新型智能中空纳米机器人是当前最前沿的研究领域之一,对精准医疗、传感检测等领域的发展至关重要。目前大多数中空纳米机器人为不对称开口结构,然而单一的开口会限制物质和能量的传输效率。因此,用多孔壳层替代单一开口是提高中空纳米机器人性能的潜在途径之一。
作者巧妙利用前驱体中同时发生的(烯基)自由基聚合反应和(三甲氧基硅烷)水解聚合反应,实现了有机硅在聚苯乙烯纳米颗粒表面的选择性岛状生长,随后经过包裹聚多巴胺及高温煅烧得到具有选择性中空结构的纳米机器人。此外,通过精确调控两种聚合反应的动力学,可以实现对岛状有机硅尺寸和数量等参数的精准调节,进而可以根据不同需求合成具有可调拓扑结构的多功能纳米机器人。
作者进一步充分利用其特殊中空结构及光热性能,证明该中空纳米机器人可以实现货物分子的高效装载及在近红外光照射下的可控释放。FEA模拟结果进一步证明了该中空纳米机器人的中空限域装载及卸载能力。
在该工作中,孔彪研究员团队开发了动力学调控界面选择性超组装策略,并基于该策略构筑了一系列具有可调拓扑结构的中空纳米机器人。该超组装策略为设计开发新型多功能智能中空纳米材料提供了一种简便的方法。
相关研究工作日前以“Kinetics-Regulated Interfacial Selective Superassembly of Asymmetric Smart Nanovehicles with Tailored Topological Hollow Architectures”为题发表于化学旗舰期刊Angewandte Chemie International Edition上。文章第一作者是谢磊,通讯作者是孔彪研究员,通讯单位是复旦大学。
原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202200240
课题组介绍:
孔彪,国家重点研发计划首席科学家、国家高层次人才专家、上海市高层次人才专家、复旦大学研究员/博士生导师、国家工程实验室副主任。主要开展超组装SAFs智能材料与器件制备集成,面向超组装软界面仿生材料设计及组装、软界面智能传感与探测芯片集成、新型微型化可植入感知器件构建、新型微型化可植入新能源器件构建的研究和应用开发,致力于为传感检测、软界面电子光电子器件、仿生软界面储能器件等领域提供高效可持续的软界面智能材料及器件。目前已发表包括Nature Chem., Science Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Adv. Mater.在内的SCI论文120余篇,总被引9900余次,H指数43。获上海市优秀发明选拔赛金奖、科技部重点专项优秀青年奖、联合国工发组织科学技术进步奖、上海市自然科学一等奖、孔子教育基金会优秀科学家奖、中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖、上海市青少年发展创新市长奖、中国教育部“博士研究生学术新人奖”、“陶氏化学可持续发展创新奖”一等奖、澳大利亚Monash大学优秀博士论文校长奖、宝钢教育基金会特等奖等。任国际Frontiers系列刊物副主编,《中国化学快报》Chinese Chemical Letters(CCL)以及Mater Today Sustainability编委。
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