暨南大學化學與材料學院蔣凌翔課題組：軟物質組裝研究成果連續在Nature Communications發表

【成果簡介】

近日，暨南大學化學與材料學院蔣凌翔課題組在軟物質組裝的研究中取得突破性成果，分別采用自組裝和導向組裝兩個策略構筑不同的軟物質結構，相關成果以暨南大學為第一完成單位，分別以“Vector assembly of colloids on monolayer substrates”和 “Giant capsids from lattice self-assembly of cyclodextrin complexes”為題連續發表在Nature子刊Nature Communications上。

【圖文導讀】

圖1 磷脂分子、蛋白質、環糊精復合物自組裝示意圖

圖2 矢量組裝所形成的膠體并苯結構和膠體烯結構

【研究內容】

軟物質包括液晶、膠體、高分子、泡沫、凝膠、顆粒物質和多種生物材料等。軟物質科學迅速發展，成為化學、物理、材料和生物等學科交叉融合的重要領域。如何能有效地構筑軟物質的介觀結構，從而控制其宏觀行為是該領域研究的重點和難點。蛋白質可以自組裝形成剛性好、結晶性高的功能結構，如病毒衣殼和細菌隔室。如何設計和合成“擬蛋白”結構基元從而形成剛性強、晶性高的有序結構仍然是一個艱巨挑戰。蔣凌翔課題組利用環糊精復合物通過晶格自組裝形成多種類似于病毒衣殼的結構，如層狀結構，多壁螺旋管和中空菱形十二面體等，其中菱形十二面體和多壁管比已知的最大病毒更大。這一策略為晶格自組裝提出了簡單的設計原理，可能為新的“擬蛋白”材料敞開大門。本研究成果的第一作者為暨南大學在讀博士生楊慎宇，通訊作者為蔣凌翔。法國科學家Thomas Zemb(前歐洲膠體與界面化學協會主席、洪堡獎得主)認為本工作“揭示了靜電作用、氫鍵、結構基元形狀之間的微妙平衡對于晶格自組裝的影響，有望成為高被引的‘經典’工作”。

自組裝和導向組裝的關鍵在于如何將組裝信息有效地寫入到結構基元中去。在計算機圖形學中，光柵圖形在單像素級別上編碼圖像，圖像細節豐富但文件較大不能實現保真縮放。而矢量圖形將形狀信息寫入到矢量中，從而大大減小文件大小并實現矢量操作。蔣凌翔課題組將該光柵/矢量概念應用于二維膠體粒子組裝體系中，并通過用光學鑷子在單層膜上操縱膠體顆粒來實現“矢量組裝”。研究中只利用最少量的光學鑷子就制備了“膠體芳烴”和“膠體烯”，并實現了鏈伸長和縮短等操作，另外，通過逐個關閉光學鑷子，還實現了矢量結構的精確和逐級的自發解離。本文的第一作者和共同通訊作者為蔣凌翔。Nature網站評價“矢量制圖為膠體粒子組裝提供靈感”。研究工作得到了暨南大學人才引進科研啟動資金的資助。

原文鏈接：http://news.jnu.edu.cn/jnyw/yw/2017/06/23/12000840585.html。

文獻鏈接1：Vector assembly of colloids on monolayer substrates（Nature Communications，2017，DOI：10.1038/ncomms15778）

文獻鏈接2：Giant capsids from lattice self-assembly of cyclodextrin complexes（Nature Communications，2017，DOI：10.1038/ncomms15856）

本文由材料人編輯部王冰編輯，點我加入材料人編輯部。

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