张希院士到复旦做学术报告,有幸能够聆听大师讲座,万分荣幸。讲座的题目是,超两亲分子:从分子构筑到功能组装,下面简单总结一下所讲内容和感想。
什么是超两亲分子?
超两亲分子是指通过静电相互作用、π-π相互作用、电荷转移相互作用、氢键以及主客体相互作用等非共价键构筑的两亲分子。一些能够在特定条件下进行可逆断裂和形成、与非共价键性质相似的动态共价键,例如亚胺键和二硫键,也可被用于构建超两亲分子。超两亲分子可以方便引入各种功能性基团,可以是小分子型的超两亲分子也可以是高分子型,同时两亲性是自组装的基础之一。
举一些例子来讲构筑超分子的方法细节,以及构筑超两亲分子的的一些性质及结构表征,包括TEM,这样性质的原因是来自分子之间的什么作用,包括十分重要的缺电子富电子之间的相互作用,静电相互作用。
对于超两亲分子引入响应性基团,提到对于PH和酶响应的分子,PH响应性原因主要是酚羟基的电荷排斥作用,对于每一个分子具有这样结构的推动作用力是什么?他们形成的是化学计量比的超分子吗?通过核磁可以看出他们是存在面对面的电荷转移相互作用,通过单晶可以看到这种作用力的结构基础,老师提到了微量热ITC的方法,通过滴定量热的方法可以知道作用力的种类和大小。对于酶响应的结构是通过atp实现的,通过cryo-TEM测定其结构,通过液态丙烷或者乙烷来进行快速冷冻,快速冷冻测定结构。
选择不同的构筑基元聚合物超两亲分子,选择不同的推动力来构筑就会得到不同的结果这就是研究的模式。
另一个方面,通过高分子的方式得到一些功能性开发,比如通过CB分子作为构筑基元的头部就可以减弱原来具有荧光性分子的淬灭,同时由于存在主客体的相互作用能保持化学计量比,同时如果用其他方式置换CB7就可以使荧光淬灭,通过这个材料可以检测精胺。利用超两亲分子解决其他学科的问题的一个例子。
光化学来进行光动力治疗,光照下,卟啉基态到激发态隙间穿越到三重态卟啉,如果溶液中有很多氧就会传递能量变成单线态的氧,但是卟啉容易聚合,采用有机大位阻的基团可能会引起毒性,用CB7来增大间隙可以大大增加单线态氧的发生,同时通过荧光和顺磁得到确实单线态氧增加,同时用大肠杆菌来培养检验其杀菌效果。杀菌效果达到100%
另一部分是超分子自由基,利用超分子可以稳定自由基,利用CB7(含有7个羰基)来稳定阴离子自由基降低lumo和humo能级,通过测定和计算得到能级降低了0.47eV.同时通过进一步的紫外吸收和顺磁,确定是稳定的自由基,超分子自由基因为他的稳定性产生快寿命长。同时这个材料也可能做近红外材料,做光热转换效率达到31%。同时可以用CB7来活化自由基,大大加速这个反应。
听了张老师的讲解,虽然有很多原理性的问题没有了解,但是发现他们所做的科研思路十分清晰,同时得到的结果也在他们的各种手段下得到的解释,同时他们不满足于现有的模式(本来可以发表很多相似但是不同的论文)做出了很多开创性的工作,并且做的工作非常细致,有系统性,我感觉科研就应该这样做才行,如果一味的模仿别人,然后即使得到很好的成果和论文,也没有系统性,得到也没有成就感。同时张教授还特别提到科研中的相互交流非常重要,每个人不可能是全才,相互交流才能碰撞出思维的火花。