有机、聚合物体系的层状组装与功能
负责人沈家骢 2004年获国家奖自然科学奖二等奖
项目简介:
有机、聚合物体系的层状构筑与功能的研究属化学、材料、及信息科学的交叉前沿课题。它旨在借鉴自然界分子自组装和分子自组织的思想，利用各种分子间相互作用如静电作用、氢键、配位键、疏水效应及其协同作用，组装具有特殊物理和化学性质及多功能集成的组装体。主要内容包括：合成或筛选具有自组织能力的构筑基元，发展各种界面分子组装的方法，构建界面清晰、结构稳定的三维层状组装体及分子组装体的二维形态控制等。
该项目共发表SCI论文78篇，论文被他人引用710篇次。国际会议大会报告和特邀报告22次。主要贡献包括：1）提出了类“浮萍”与“倒浮萍”聚合物超薄膜的概念，为解决聚合物膜的稳定性与有序度相矛盾的问题提供了新思路。2）系统地发展了基于液/固界面上聚电解质交替沉积的静电组装技术。以无机纳米胶体与带相反电荷的聚电解质交替沉积，制备了无机－有机杂化结构的复合膜，为组装含有纳米微粒的复合功能超薄膜材料提供了新途径。将静电组装技术与化学修饰电极相结合，发展了制备新型超薄膜化学修饰电极新方法。3）利用基于静电作用的层状组装，成功地实现了单酶和多酶体系按人为设计进行的有序组装，为组装酶传感器和高效酶反应器提供了新方法。4）将静电组装技术与层间原位光化学反应相结合，发展了一种制备共价键合的多层膜新方法，此研究既为解决组装体的稳定性难题提供了新思路， 又可用来制备图案化感光层状材料。5）提出并实现了基于氢键和配位键的层状组装技术，使组装在有机相中得以实现；将基于氢键的聚合物多层膜置于碱溶液中浸泡，利用其一组分快速离去，而另一组分发生构象重排，从而发现了一种制备微孔薄膜的新技术。6）利用树枝状分子的化学吸附、含介晶基团的双头双亲分子的界面聚集等方法，实现了以界面分子自组装构筑二维纳米级图案化表面。这些研究成果对发展超分子功能体系有重要意义， 并为有机信息功能器件与芯片提供新材料和新思路。
