Nature盛赞！复旦大学孔彪团队这个JACS封面成果，太酷了！
纳米人
2022-01-29
中空结构纳米材料在生物医疗、能源转化与存储、催化等领域具有广泛的应用。其中，多种不对称中空“瓶状”纳米材料已被合成，并在微纳马达等领域展示出了优异的性能；另外，多孔中空结构纳米材料由于其高渗透性而被广泛制备，并应用于多个领域。然而，目前将多孔结构与独特的非对称空心结构巧妙地结合起来制备新型纳米材料，仍然是一项重要的挑战。针对以上问题，复旦大学孔彪课题组开发超组装策略精确调控两种前驱体的聚合速率，制备得到不对称、中空、多孔纳米碳材料，其同时具有优异的980 nm近红外光吸收及光热性能，因此可以作为近红外驱动的智能纳米货车，并可以实现货物的可控装载及卸载。相关研究工作日前发表于化学旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上，被选为封面作为亮点报道，同时得到Nature期刊的highlight。
复旦大学孔彪课题组长期从事超组装功能材料及器件研究，在二氧化硅及碳材料（酚醛树脂）领域具有丰富的研究基础。二氧化硅及酚醛树脂都可以在氨水催化下进行聚合反应，因此，作者通过选择合适的前驱体，使其可以在同一反应体系中进行聚合。进一步通过动力学的精准调控，得到了具有不对称复杂结构的二氧化硅/酚醛树脂复合材料。通过高温碳化及除去二氧化硅步骤，最终得到了同时具有不对称、中空、多孔结构的碳纳米颗粒（APHC）。
随后，作者对材料形成机理进行了一系列探究。研究表明，在催化剂氨水浓度较大的情况下，随着催化剂含量的提升，TEOS的水解聚合速率随之提高，而酚醛树脂前驱体的聚合速率会受到抑制逐渐减小。因此可以通过催化剂的含量来调节两种前驱体的聚合反应速率，进而通过动力学调控材料的结构，基于此，作者提出了动力学调控的界面超组装合成机理。这项工作显示可以通过调节两种及两种以上前驱体的聚合和组装反应动力学，设计开发新型多功能智能纳米材料。
APHC具有结构不对称、比表面积大、空腔大、孔道丰富、容量大、易表面修饰、负载率高等特点，同时具有优异的980 nm近红外吸收及光热效果。因此，结合其独特的纳米结构与光热性能，APHC纳米颗粒可以作为一种无燃料、近红外光驱动的纳米货车，实现快速可控运动。此外，在相变材料的协助下，货物分子可以被封装在纳米货车内部，并在近红外光照射下实现可控货物卸载。作者将抗癌药物阿霉素（DOX）作为货物模型分子，证明DOX可以有效地装载到APHC中，并通过直接加热或近红外光热加热实现可控释放，进一步实现化疗与光热治疗的协同治疗效果。
相关研究工作日前以“Kinetics-Controlled Super-Assembly of Asymmetric Porous and Hollow Carbon Nanoparticles as Light-Sensitive Smart Nanovehicles”为题发表于化学旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上，被选为封面作为亮点报道，同时得到Nature期刊的highlight。Lei Xie, et al. Kinetics-Controlled Super-Assembly of Asymmetric Porous and Hollow Carbon Nanoparticles as Light-Sensitive Smart Nanovehicles. J. Am. Chem. Soc.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10391Nature期刊highlight链接: https://www.nature.com/articles/d41586-022-00115-5孔彪，国家重点研发计划首席科学家、国家高层次人才专家、上海市高层次人才专家、复旦大学研究员/博士生导师、国家工程实验室副主任。主要开展超组装SAFs智能材料与器件制备集成，面向超组装软界面仿生材料设计及组装、软界面智能传感与探测芯片集成、新型微型化可植入感知器件构建、新型微型化可植入新能源器件构建的研究和应用开发，致力于为传感检测、软界面电子光电子器件、仿生软界面储能器件等领域提供高效可持续的软界面智能材料及器件。目前已发表包括Nature Chem., Science Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Adv. Mater.在内的SCI论文120余篇，总被引9900余次，H指数43。获上海市优秀发明选拔赛金奖、科技部重点专项优秀青年奖、联合国工发组织科学技术进步奖、上海市自然科学一等奖、孔子教育基金会优秀科学家奖、中国分析测试协会科学技术奖（CAIA奖）一等奖、上海市青少年发展创新市长奖、中国教育部“博士研究生学术新人奖”、“陶氏化学可持续发展创新奖”一等奖、澳大利亚Monash大学优秀博士论文校长奖、宝钢教育基金会特等奖等。任国际Frontiers系列刊物副主编，《中国化学快报》Chinese Chemical Letters（CCL）以及Mater Today Sustainability编委。
