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取得配位超分子自组装新进展
以单层稀土MOF作为晶种，通过不同稀土离子MOF的异质同晶特性和液相各向异性外延生长策略，构筑了具有亚毫米尺度的间隔色域发光多层次异核稀土MOF单晶，并实现了独特的光谱编码和空间编码结合的三维微区编码器件模型。基于初始单层稀土MOF晶核的不同空间群结晶特性，其在不同晶面呈现生长速度不同的各向异性，从而最终分别获得了核-壳型（core-shell）和条带型（striped）两类不同的多层次异核稀土MOF单晶。在保持均一的周期性长程有序单晶结构的同时，其光物理特性则因不同区域稀土离子的人为控制化生长，表现出核壳或条带状间隔区域多色发光。利用微区荧光探测技术，通过改变多层次异核稀土MOF单晶的位置或角度，可分别实现基于不同层稀土MOF的红、绿、蓝等三基色发光，以及基于不同层间、不同入射和发射光路间组合调控的全色域多色发光和白光。同时，上述异核多稀土单晶MOF的组装和调光特性亦可在近红外发光的稀土离子间实现。基于此，进一步建立了一种独特的光谱编码与空间编码相结合的三维微区编码器件模型。在亚毫米尺度的单晶光学器件范围内，通过调变不同位置和空间取向的三维操作式编码，结合具有不同发光色域的光谱读出式编码，实现了高通量、多通路、多模式的全色域发光颜色可编码性与可读出性。
中山大学
2021-04-13
无能耗空气水捕获
成果介绍水资源匮乏是全球绿色可持续发展面临的重大问题之一。地球周围空气中的水含量预计有1300万亿升，相当于全球湖泊淡水总含量的10[%]。对于这一“零成本”资源的综合利用，一方面，将有效缓解淡水资源短缺问题；另一方面，将实现对空气湿度的调控，为人类活动和生活居住提供舒适的空间，并改变人类的生存方式。基于上述挑战，本项目拟研制基于超强吸水二维纳米片的无能耗空气水捕获材料，并搭建相关水捕获装置。在水捕获装置中，超强吸水二维纳米片可以高效、主动地吸附空气湿度中的水分，吸附饱和后，在太阳光的照射下，吸附水将蒸发释放并收集，从而实现可循环的、无额外能量输入的空气水捕获。技术创新点及参数本项目的技术优势在于，超强吸水二维纳米材料的空气水捕获容量达自身重量的658[%]，且捕获水可以在45ºC左右（即太阳光触发下）解吸，从而实现了理想的、无额外能量输入的、淡水捕获和供给。在理想情况下，1Kg超强吸水二维纳米材料可以在1天之内捕获21.5L的安全淡水。此外，本项目的超强吸水二维纳米材料可以用于研制可旋转湿度控制玻璃窗。玻璃窗朝空间内的一侧旋涂超强吸水二维纳米片，在调节空间内湿度达到一定程度后，180度旋转玻璃窗，空间外的太阳光将刺激吸附水的释放，从而实现了一种无能耗的空间内湿度可循环控制策略。这种湿度控制玻璃窗对未来的建筑设计、武器装备等领域将产生颠覆性影响。市场前景目前国内外研究的空气水捕获材料主要存在吸附量低、循环利用能耗高、材料制备复杂等缺点，本项目的超强吸水二维纳米片将有效弥补这些缺点，实现安全、绿色、无能耗的空气水捕获挑战目标，并实现产业化生产和应用。这一装置将为军民在山区、沙漠、海洋等安全淡水资源短缺地区提供一种简便高效的无能耗淡水供给策略。
东南大学
2021-04-13
超强空气水捕获材料
成果介绍开发了一种基于超薄二维MOFs纳米片的空气水捕获材料，其显示了超强空气水捕获能力以及超低吸附水解吸温度，在空气水捕获装置及湿度控制玻璃窗发明具有重大应用潜力。技术创新点及参数通过范德华异质结组装，实现了材料的强空气水捕获能力以及超低吸附水解吸温度。1. 材料的空气水捕获量达到自身质量的500[%]以上；2. 吸附水解吸温度在45oC以下，解吸时间在15分钟以内；3. 时间短于1h的空气水吸附-解吸过程。
东南大学
2021-04-13
宏观超分子自组装铀分离的新方法
低碳排放的核能被认为是解决世界日益增长的清洁能源需求最有希望的方案之一。铀是生产核能的重要原料，其分离和提纯引起了研究者们的广泛兴趣。溶剂萃取是目前最成熟的铀分离和提纯技术。然而传统的萃取流程步骤较多，需要进行反萃和进一步浓缩等后续处理才能达到最终分离富集目标金属离子的目的。由此带来一个棘手的问题，即传统的萃取往往伴随着大量的有机废液甚至放射性废液产生，这些废物如不能得到妥善处理和处置，将给环境带来巨大的潜在威胁。 宏观超分子自组装（Macroscopic supramolecular assembly, MSA）是超分子化学的研究前沿。要实现宏观尺度的超分子自组装，有两个必须满足的条件：第一，组装模块之间要有分子间相互作用力；第二，要有持续的驱动力推动这些组装模块相互靠近，使他们的距离达到纳米尺度以下，让大量的分子间相互作用力能够发生，从而实现宏观自组装。马朗戈尼效应(Marangoni effect)是实现宏观尺度超分子自组装的一种理想的驱动力。然而，表面张力梯度引起的马朗戈尼效应通常持续时间较短，导致组装效率较低。
北京大学
2021-04-11
高灵敏度高分子光探测器
通过分子设计在高分子光电探测器中实现活性层的垂直相分离控制，有效降低负偏压下的暗电流从而提高光探测器的探测度。具体上，课题组基于具有优异光伏性能的苯并二噻吩（BDT）为主链构建单元，通过在侧链引入共轭的3,4-乙撑二氧噻吩（EDOT）作为给体单元，与以噻吩并吡咯二酮TPD为受体单元共聚，合成了高分子PBT(EDOT) 与噻吩侧链的高分子PBT（TH）相比，PBT(EDOT)器件负偏压下的暗电流密度降低了2个数量级以上，而其光伏性能没有显著下降（图1）。并且，探测器在±2.0V时具有非常高的整流比，暗电流的比值达到106-107，说明该探测器具有非常优异的二极管特性。在-0.2 V时，PBT(EDOT)器件暗电流密度可以达到1.6 × 10-10 A cm-2。暗电流的降低，使PBT(EDOT)光探测器在光谱响应区内可以获得1013 Jones以上的探测度。与之相对的是，基于PBT(TH)的探测器，其探测度始终在1.1 × 1012 Jones以下的水平（图2a）。此外，由于暗电流的减小，PBT(EDOT)器件对于弱光的探测敏感性大大提高，可以探测到光强在1 pW cm-2以下的弱光（图2b）。该项工作已申请PCT专利，课题组将进一步开发高分子光探测器在传感、光通讯等方面的实际应用。
南方科技大学
2021-04-13
光和热响应的人工大环主体对客体分子的影响
变构效应(allostery)，是蛋白质在外部刺激的条件下，构象发生一定的变化，从而执行相应的功能，以确保生命体的正常运行。为了模拟蛋白质中复杂的变构过程，设计和合成具有外部刺激响应并执行特定功能的大环主体分子一直是超分子化学的重要目标。然而光致异构的小分子，在大的环张力或者应力的条件下，一般会降低或者失去其异构性能，因此构筑光响应的刚性大环主体分子一直是超分子领域的一大难题。近来，刘育教授课题组与美国西北大学J.FraserStoddart课题组合作，设计并合成了一个具有光和热响应的苯撑乙烯吡啶盐大环主体分子。由于大环张力效应，苯撑乙烯吡啶盐异构反应的可逆性被进一步提高。在光照的条件下，该大环由(EE)-异构体转化成(EZ)-异构体、在加热的情况下，(EZ)-异构体又能定量的转化成(EE)-异构体.得益于苯撑乙烯吡啶盐大环主体的变构效应，成功实现了对一系列富电子和缺电子芳香客体分子的光控可逆释放与包结。利用光响应的主体来控制分子包结，不仅为构筑更高级的光响应超分子组装体和分子机器提供了可能，也在活性中间体的稳定，可控的药物释放以及污染物分离等方面中具有广泛的应用前景。
南开大学
2021-04-10
西安交大科研人员发现超分子手性产生新机制
超分子手性的自发产生与放大机理是当前手性研究的一个重点与难点，对这一问题的探索将推动各类手性器件的构筑，深化对生命体起源的理解，拓展超分子体系的研究前沿。
西安交通大学
2022-04-22
一种自分类调控超分子多色荧光水凝胶
利用超分子凝胶网络溶胀吸收多种荧光小分子而不互相干扰，成功实现了凝胶材料荧光的多色调制，为构筑荧光可调制软材料提供了一种新的方法。他们首先设计合成了如下图所示具有良好溶胀性能的水凝胶，这种水凝胶含有两种互不干扰的键合位点（金刚烷基团和磺化杯[4]芳香烃基团，图2），其中磺化杯[4]芳香烃对水凝胶的高度溶胀起到关键性的作用，并且这种高度溶胀性能提升了荧光分子进入水凝胶的扩散速率。这两个键合位点可以分别键合染料分子四苯乙烯修饰的β环糊精（TPECD，蓝色荧光）和4-[4-（二甲基氨基）苯乙烯基]-1-甲基吡啶鎓碘化物（DASPI，橙色荧光）而不互相干扰，并且键合作用可以大幅度增强染料的荧光发射强度。他们还通过调节凝胶溶胀过程中外液TPECD和DASPI的浓度比例，成功构筑了可以发出蓝色、黄色，特别是白色荧光的超分子水凝胶。与已知的用于构筑发光凝胶的方法相比，先构筑凝胶、后引入荧光基团制备可调节荧光水凝胶的方法非常简便，为水凝胶在可调控有机发光显示器或光学器件中的应用奠定了基础。
南开大学
2021-04-10
聚合物-无机胶体复合粒子和超分子复合材料
1、基于超分子作用的聚合物-SiO2 复合粒子的设计合成和性能研究 2、聚合物-无机纳米复合粒子的制备与表征3、在 Chem. Rev., Polym. Chem., Langmuir, J. Phys. Chem. C, J. Polym.Chem. Part A,
上海理工大学
2021-01-12
水溶性超分子载药体系的设计与技术研究
一种水溶性二茂铁超分子包合物的制备方法；一种水溶性金丝桃素超分子包合物的制备方法；一种新型的防治动脉粥样硬化的冬青素 A/聚环糊精包合物的药物组合物（IlexA-CDP）制备方法。
扬州大学
2021-04-14