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利用表面活性劑輔助的自組裝技術(shù)實現(xiàn)了卟啉納米結(jié)構(gòu)的可控組裝和理化功能的調(diào)控

    利用自組裝技術(shù)在超分子層上實現(xiàn)有機功能分子的可控自組裝，并進一步實現(xiàn)其功能的調(diào)控，是目前超分子化學(xué)、納米科技、材料科學(xué)等領(lǐng)域的重要課題。卟啉化合物作為一類重要的功能染料分子，由于其獨特平面型分子骨架特征、良好的共軛體系等特征而成為超分子化學(xué)中最為優(yōu)良的構(gòu)筑基元之一。目前研究者已經(jīng)在卟啉分子納米結(jié)構(gòu)的逐級組裝方面取得了豐碩的研究成果和積累。表面活性劑輔助的組裝技術(shù)融合了膠體化學(xué)與分子組裝的優(yōu)點而備受關(guān)注�？紤]到卟啉類化合物在非極性或小極性溶劑中往往具有良好的溶解性，其在油/水體系中的組裝可能為研究者提供卟啉分子組裝更為豐富的信息。

    近幾年，在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的大力支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)院重點實驗室一直致力于功能單元的設(shè)計與界面的超分子組裝。最近，研究人員在金屬卟啉的可控組裝、多維高級結(jié)構(gòu)和超分子手性研究方面取得了新進展，成果近期發(fā)表于《美國化學(xué)會志》上（J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9644–9652）。

    研究發(fā)現(xiàn)，將一種鋅卟啉（ZnTPyP）的氯仿溶液滴加到CTAB的水溶液中，通過調(diào)整溶液的濃度或熟化時間，可以可控得到空心納米球、實心納米球、納米管、納米棒或納米纖維等超分子納米結(jié)構(gòu)。另外，通過簡單的澆注方法，可以將所獲得的納米棒在數(shù)十微米范圍內(nèi)進一步組裝成單層或多層具有平行排列特征的規(guī)則納米陣列結(jié)構(gòu)，而其他納米結(jié)構(gòu)則不能形成類似的陣列結(jié)構(gòu)。通過圓二色譜數(shù)據(jù)的研究表明，盡管體系中所使用的表面活性劑和卟啉均為非手性化合物，但通過該方法所得到的納米棒卻能表現(xiàn)出來明顯的光學(xué)活性，而其他結(jié)構(gòu)則不能表現(xiàn)出光學(xué)活性信號。

    該課題組前期研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)非手性的兩親分子可以通過氣/液界面的二維組裝形成超分子手性的薄膜，并揭示了其普遍性（J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5051; J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1322; J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2756; Chem. Eur. J. 2008, 14, 1793）。此項研究進一步表明，這種對稱性破缺過程在液液界面也能夠發(fā)生，為理解和揭示超分子體系中超分子手性的起源提供了基礎(chǔ)。