项目名称 自组装纳米结构的构建及功能化.doc

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1、项目名称:自组装纳米结构的构建及功能化提名者：中国科学院提名意见：该项目围绕自组装纳米材料的构建及功能化开展系统研究，取得系列重要科学发现，可概括为三个方面：（1）发展了形貌、尺寸及表面性质高度可控的纳米粒子合成方法学。提出了一种通过分离成核和生长过程来调控纳米粒子基元几何形貌及可控构建其组装结构的新方法；针对纳米粒子表面手性结构调控这一科学难题，通过调控纳米粒子表面有机分子的手性，阐明了手性纳米组装基元的结构起源和生长动力学。（2）推动了纳米粒子组装方法学及组装理论的发展。提出了可适用于多种半导体纳米材料的自限制组装策略，揭示了超级纳米粒子的组装机理；通过将贵金属纳米粒

2、子与手性生物分子复合，构建了具有可逆光学活性的动态自组装体系。（3）实现了不同类型二元纳米粒子组装体的构建及对其光学性质的调控。通过将不同组装基元有序集成，构建了可擦写光学信息存储复合薄膜器件原型及具有优异光电特性的空心异质结构光阳极材料；制备了以单一无机纳米粒子为核、均一金属有机骨架化合物为壳的核壳结构纳米粒子，实现了对分析物如二氧化碳等的高灵敏光学检测。相关研究成果在Nat.Nanotechnol.、J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.Int.Ed.等国际权威刊物发表。其中，8篇代表性论文共被SCI他引1311次，最高单篇他引264次。论文发表后被多种

3、国际知名学术刊物进行专门评述或作为亮点报道。推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。项目简介本项目属于物理化学领域。自组装技术的发展为科学家提供了一条将纳米粒子直接集成为功能材料的、切实可行的途径，意义重大。《Science》在其创刊125年之际选取了25个具有普遍意义的世纪难题，其中唯一一个与化学直接相关的即为“我们能将化学自组装推进到多远？”。针对纳米自组装领域中面临的关键科学问题和重大挑战，如：由于合成策略掌握不足，难以实现形貌、尺寸、表面性质高度可控的纳米基元的制备；由于对自组装机理认识的匮乏，难以完成动态可逆及复杂结构组装体的构筑；由于缺乏对能量转移和物质输运规律的深

4、入理解，难以对组装体性能进行调控等。唐智勇及其合作者以自组装纳米结构的构建及功能化为导向，从组装基元的设计入手，通过调控基元间的各种强弱相互作用，实现了特定功能纳米粒子组装体的可控制备，发展了自组装构筑复杂纳米结构的理论，揭示了组装基元间的物质转移和能量传输规律，为实现纳米粒子自组装体的构建、性能优化、功能调控及实际应用提供了理论基础。主要科学发现如下：（1）发展了形貌、尺寸及表面性质高度可控的纳米粒子合成方法学。针对化学合成中因为成核速度过快极易导致生成多分散纳米粒子这一挑战，发展了一种分离纳米粒子成核和生长的新方法，实现了不同形貌、尺寸均一金多面体纳米粒子的制备及其自

5、组装结构的可控构筑；针对纳米粒子表面手性结构调控这一科学难题，提出了由半胱氨酸和碲化镉纳米粒子组成的手性双中心拓扑结构模型，扩展了传统晶体生长理论，阐明了手性纳米组装基元的结构起源。（2）推动了纳米组装方法学及组装理论的发展。提出通过揭示无机纳米粒子的自限制组装机理来认识生物大分子自组装行为的研究思路，并以多种尺寸多分散的无机纳米粒子作为组装基元，通过调控纳米粒子表面稳定剂赋予的库仑排斥力与自身范德华吸引力的平衡，实现了与生物体系相似、具有独特内松外紧类“核-壳”结构单分散超级纳米粒子的自发构建；通过将贵金属纳米粒子与手性生物分子复合，构建了具有可逆光学活性的动态自组装体

6、系，建立了检测DNA碱基错配的新方法。（3）实现了不同类型二元纳米粒子组装体的构建及对其光学性质的调控。通过将不同组装基元可控集成控制其能量转移和物质传输，实现组装体光学性质调控。利用荧光共振能量转移实现了对无机团簇和半导体纳米粒子二元组装体光学性质的调控，构建了可擦写光学信息存储的器件原型；发展了一种适用于多种金属/半导体空心异质纳米结构的自组装制备方法，并利用该结构获得了具有优异光电转化效率的光阳极；自组装制备了以单一无机纳米粒子为核、均一金属有机骨架化合物为壳的核壳结构纳米粒子，并实现了对分析物如二氧化碳等的高灵敏光学检测。相关研究成果在国际化学及材料领域的重要刊物

7、如Nat.Nanotechnol.、J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.Int.Ed.等发表，8篇代表性论文累计SCI他引1311次，最高单篇他引264次。客观评价本项目研究成果已在Nat.Nanotechnol.、J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.Int.Ed.等权威杂志上发表，8篇代表性论文影响因子均大于10，单篇SCI他引超过100次的7篇。论文被包括Chem.Rev.、Chem.Soc.Rev.、Nat.Nanotechnol.等国际权威学术期刊引用并高度评价：对发现点1的评价：中国科