多级动态自组装纳米结构的设计

项目名称： 多级动态自组装纳米结构的设计

项目编号： No.21303032

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 杨明

作者单位： 哈尔滨工业大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 纳米尺度的自组装结构被认为是生物体系区别于非生物体系、并具有更为优越性能的根本原因。本项目旨在模拟创建自然界中存在的多级动态自组装形式。不同于使用生物分子，这里将采用硫化镉纳米粒子作为主要的构造基元，通过非共价键的弱相互作用力的协同作用来获得纳米尺度的多级动态结构。为了实现这一目的，我们将设计合成具有不同表面配体的硫化镉纳米粒子，构建基于超粒子、纳米壳、核壳复合体等一级组装体的多级动态自组装结构。首先通过调控构造基元间的作用力实现不同维数多级自组装结构的可逆转换，并利用胶体化学的理论对于平衡状态下的自组装过程进行系统的研究；最终通过与化学振荡反应的耦合实现多级动态自组装的设计，从而证明这种对于生命体至关重要的非平衡状态也可以在人造的有序纳米结构中体现。在本项目中所涉及的具体体系并不作为一个重要的合成制备手段，而是代表了一个新颖的纳米尺度组装的范例。

中文关键词： 自组装；多级；无机纳米粒子；纳米结构；纳米尺度力

英文摘要： The nanoscale organisation of biological systems is regarded to be one of the primary reasons for their superior performance in comparison with anything non-biological. The key challenge of this proposal is to create artificial nanostructures by chemical means that mimic the hierarchical and dynamic assembly in nature. Instead of biomolecules, readily customized ligand-capped cadmium sulfide nanoparticles will be used as the main components that will self-assemble under the action of competing non-covalent forces. The chemical functionality of the nanoparticles needed for this purpose will be achieved through a simple modular approach by which rationally selected different functional moieties are attached as ligands to the surface of the particles. It is proposed to design and assemble hierarchical dynamic nanostructures based on nanoscale assemblies such as supraparticles, nanoshells, and core-shell hybrids. The reversible transition between different dimensional assemblies will be firstly achieved by fine tuning the collective interactions between building blocks and the theory of colloidal chemistry will be applied to systematically study the principle of assembly under equilibrium. The coupling of self-assembly with chemical oscillating reaction will be finally used to realize the dynamic assembly of hierarc

英文关键词： Self-assembly；hierarchical；inorganic nanoparticles；nanostructures；nanoscale forces