超分子凝胶结构多样性与超分子手性

绪论1。

什么是材料？答：材料是由一定配比的若干相互作用的元素组成、具有一定结构层次和确定性能，并能用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质2。

人类文明历史与材料发展的关系?答:材料是人类文明的里程碑；材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础；人类的历史曾以使用的主要材料来加以划分。

3。

材料按组成、结构特点可分为哪几类?无机非金属材料水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料金属材料黑色、有色、特殊金属材料高分子材料塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂复合材料金属基、陶瓷基、树脂基、碳-碳材料4。

材料科学与工程的概念？答：材料科学与工程是关于材料成分、结构、工艺和它们性能与应用之间有关知识开发和应用的科学。

它是一个多学科的交叉领域,是从科学到工程的一个专业连续领域。

同时材料科学与工程学科以数学、力学及物理、化学自然科学为基础，以工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合、多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学和工程学。

5。

日本专家岛村昭治将材料的发展历史划分为哪五代?答：旧石器时代新石器时代青铜器时代铁器时代高分子材料与硅材料时代第二章 MSE的四个基本要素1。

材料科学与工程的四个要素是什么？答：组成，结构，合成与加工，性质/使用性能2.什么是材料的化学组成？相的概念？材料相的组成？答：材料的化学组成：组成材料最基本、独立的物质，可为纯元素或稳定的化合物,以及其种类和数量；相:材料中具有同一化学成分并且结构相同的均匀部分称为相；组成材料的相的种类和数量称为相组成3.什么是材料的结构?答：材料的结构是指材料的组元及其排列和运动方式。

包含形貌、化学成分、相组成、晶体结构和缺陷等内涵。

材料的结构决定材料的性能4.材料的合成的概念？材料加工的概念?答：合成：常常是指原子和分子组合在一起制造新材料所采用的物理和化学方法。

合成是在固体中发现新的化学现象和物理现象的主要源泉.加工：这里所指的是成型加工，除了上述为生产出有用材料对原子和分子控制外,还包括在较大尺度上的改变，有时也包括材料制造等工程方面的问题合成与加工是指建立原子、分子和分子聚集体的新排列，在从原子尺度到宏观尺度的所有尺度上对结构进行控制以及高效而有竞争力地制造材料和零件的演变过程5。

生物超分子材料的材料化学合成和生物学应用生物超分子材料是一类自然界中广泛存在的具有高分子结构的生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖等，它们具有自组装、自聚合、自组织的特性，可以形成各种形态的超分子结构，如膜状结构、纤维状结构、球形结构等。

这些超分子结构具有优异的力学性能、生物相容性、功能多样性等特性，在生物医学、生物传感、材料科学等领域具有广阔的应用前景。

本文从生物超分子材料的材料化学合成和生物学应用两个方面，对其进行综述。

一、生物超分子材料的材料化学合成生物超分子材料的合成从基础研究到应用研究，已经发展出许多的方法和策略。

其中，最常用的方法是自组装法和化学修饰法。

1. 自组装法自组装法是指将具有自组装性质的生物大分子在适宜条件下加以操作，使其形成超分子结构的方法。

自组装法无需使用复杂的合成方法，操作简便，成本低廉。

常用的自组装法有多种，如界面自组装、溶液自组装、凝胶自组装等。

界面自组装指的是在液/液、液/气、液/固界面上，利用生物大分子分子间相互作用力驱动生物大分子自组装形成超分子结构。

液/液界面自组装常采用的是油水两相体系，生物大分子主要存在于水相中。

比如利用水相中的胶原蛋白在油水两相界面上的自组装，可以形成气泡、囊泡等几何形状，具有良好的生物相容性和药物传递性能。

液/气、液/固界面自组装常采用Langmuir-Blodgett技术。

Langmuir-Blodgett技术的基本原理是通过降低表面活性剂的表面张力，控制分子在水/气或水/固界面的排列方式，在表面上形成有序膜，再将有序膜转移到固体基底上，以形成有序排列的超分子结构。

溶液自组装是指在溶液中，通过具有亲水性和亲疏水性的生物大分子之间相互作用力，而驱动生物大分子形成超分子结构。

溶液自组装往往涉及到共价键和非共价键的弱相互作用力，如氢键、范德华力、静电作用等，可以形成链状、球状、网状等复杂形态的超分子结构。

溶液自组装法适用的生物大分子种类较多，如蛋白质、核酸、多糖等，这些生物大分子的自组装行为可以受到pH值、离子强度、溶剂种类、温度等因素的引导，制备出具有不同形态、尺寸和结构的超分子材料。

超分子材料的制备和性能研究超分子材料是指由基本单元通过非共价键结合而成的自组装结构，具有高度有序性和特殊功能的化学材料。

近年来，超分子化学的研究和应用发展迅速，其应用涵盖了多个领域，包括分离纯化、光学传感、药物控释、催化反应、能量储存等等。

本文旨在介绍超分子材料的制备方法，并深入探讨其各方面的性能研究。

一、超分子材料的制备超分子材料的制备方法一般可以分为两种：自组装法和模板法。

其中自组装法包括有机单体自组装法、高分子自组装法和低分子自组装法等。

模板法则主要通过利用模板分子的特殊性质，来制备具有特殊形状或结构的超分子材料。

1.1 自组装法1.1.1 有机单体自组装法有机单体自组装法是指利用凝胶法、微乳液法、液晶体系法等方式，将单体在外界作用下自组装形成过渡级别或孔道结构，最终得到超分子材料。

其中，凝胶法是一种基于低分子有机凝胶体系的制备方法，它通过化学反应或物理交联形成弹性固体凝胶，可制备出具有宏观有序结构的超分子材料。

同时凝胶法还具有可控性、灵敏性以及复杂性等特点，因此在分子纳米材料的制备和应用中有着广泛的应用前景。

1.1.2 高分子自组装法高分子自组装法是指利用自主聚集作用形成多种有序结构及孔道结构的方法，包括相分离法、自组装共聚法、自聚合共混物法等。

可以制备出具有多样化、高度有序的超分子结构材料。

其中自组装共聚法是一种具有潜力的制备方法，可以快速制备出高质量、多成分的超分子材料。

1.1.3 低分子自组装法低分子自组装法是指利用分子间非共价作用形成自组装超分子结构材料的方法，其中包括晶体生长法、表面吸附法、溶液液滴法、薄膜修饰法等。

其中晶体生长法可以制备出具有高度有序孔道结构的超分子材料，可以广泛应用于分离和催化领域。

1.2 模板法模板法是指利用模板分子在聚集作用下形成超分子结构的方法，包括硅酸盐模板法、胶体晶体模板法等。

其中硅酸盐模板法是一种常用的制备方法，可以制备出具有重要应用前景的纳米级别多孔材料，如分离纯化和催化等。

多组份超分子凝胶的表征方法和研究手段刘玉村;岳明玮;车广波【摘要】低分子量凝胶因子通过分子间非共价键相互作用自组装成三维纤维结构进而包裹溶剂分子形成低分子量超分子凝胶体系.然而,研究者对多组份凝胶的探究越来越感兴趣.在多组份凝胶体系中,如果每个组份都有能力形成凝胶,那么低分子量凝胶之间的随机或特定的组装有可能形成不同类型的纤维结构.三维网格结构的性质将取决于低分子量凝胶是如何组装成一级纤维结构以及这些一级结构是如何缠绕的.因此,研究这些凝胶结构中网格结构是如何跨越多重长度尺度是有必要的.本文讨论了目前在多组份凝胶研究中常用的表征方法和研究手段,希望为多组份凝胶的研究提供有必要的途径.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】4页(P74-77)【关键词】多组份;凝胶因子;超分子;表征方法;研究手段【作者】刘玉村;岳明玮;车广波【作者单位】吉林师范大学环境友好材料制备与应用教育部重点实验室,吉林长春130103;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学环境友好材料制备与应用教育部重点实验室,吉林长春130103【正文语种】中文【中图分类】O610 引言通常情况下，制备的凝胶体系是由单组份低分子量化合物自组装形成的，然而也有许多的实例证明需要一个以上的凝胶因子组份来构筑凝胶，其本质上为不同的组份在原位聚集形成一个低分子量凝胶[1].近年来，人们对多个低分子量凝胶因子形成多组份超分子凝胶体系的研究越来越感兴趣.在这种情况下，每个组份本身就是一个低分子量凝胶[2].可以证明的是，其中一低分子量凝胶因子能够提供凝胶体系的结构，另一个凝胶因子提供成胶驱动力从而达到设定的功能目标[3].又如具有不同电子性能的不同组份可形成异质结的类似物[4].同样也可能通过混合组份代替单个组份来获取不同的性质[5-7].虽然有不断增加的有关于多组份凝胶的研究报道，但是很少有详细的讨论如何最好的描述这些体系的结构和特征.描述单组份体系的特征是横跨所有度量的挑战，而转向多组份体系会极大的增加复杂性.本文介绍了对于多组份凝胶体系来讲主要常用的表征手段和研究方法.1 分子自组装1.1 光谱紫外-可见吸收光谱经常被用来探究分子水平的聚集形态，以及被用来区分组装体是H-型聚集还是J-型聚集，从而形成扩展聚集体.在概念上，这些光谱也可以用来研究多组份体系中的组装是共组装还是某一组份自组装.如果一个凝胶体系是某一组份自组装的，那么在紫外-可见吸收光谱中单个组份的吸收没有变化并且整个体系的光谱看起来应该是单个组份光谱的叠加.相反，在凝胶体系中存在多组份的共组装，则在吸收光谱中其每一组份由于相互作用导致其能级水平发生了变化，最终导致吸收光谱发生明显变化.尽管如此，在某些情况下由于多组份间存在电荷转移相互作用，致使吸收光谱发生明显的变化，也可认为是共组装体系[8].荧光光谱可以被用在其他情况下，能量转移效应可以用来表明分子必须相互接近，这也可以用来指明共组装过程[9].傅里叶变换红外光谱能够直观的研究分子间的作用方式，比如羧基和氢键[10]；同时也能够探讨分子间组装方式以及对共组装体系进行定量说明.另外，多组份共组装体系在红外光谱中也能够出现新的红外峰或引起明显的峰位移动.核磁共振光谱可以用来观测凝胶化的过程，通常来说，分子在聚集之前其共振峰能够被核磁共振光谱检测，当它们组装为纤维结构，其共振峰表现为不可见.因此，如果凝胶化是动力学控制的，那我们就可以用这项技术观测整个凝胶化过程.2 自组装纤维结构2.1 显微镜技术对于大部分低分子量凝胶来说，光学显微镜没有足够的分辨率来拍摄网格结构.因此，使用扫描电子显微镜或者透射电镜来探测结构是常见的.然而，薄膜厚度在低温透射电镜成像中获得真正的凝胶结构是困难的；相当于它的结构是被假定成像的，而不是三维凝胶网络.对于低分子量凝胶，不是很清楚的是，使用扫描电子显微镜或透射电镜是否代表凝胶相，因为测定的为干燥样品的织构[11].扫描电子显微镜和透射电镜二者都有极高的放大倍率，在测定区域内仅有一小部分的样品能够成像，意味着还不能明确说明图像是否具有代表性.值得强调的是，一些特殊的凝胶很难成像，例如溶剂是离子液体时将难以干燥.总的来说，显微镜技术是表征凝胶非常有用的工具，在某些情况下可获得多组份系统的高效信息.2.2 小角X射线散射技术小角X射线散射可以用来检测一些主要的显微结构和网格结构的某些特性.该散射技术可以用来确定凝胶体系中是否发生某一组份自组装和共组装过程[12]，如果网格结构的散射显著不同于两个单一组份的散射峰，说明在凝胶矩阵中存在共组装过程.在其他方面，一个共组装体系被证明与某单一组份的散射非常相似，意味着该凝胶因子通过共组装形成的结构决定了双组份凝胶的网格结构[5].在另一方面，一个共组装体系的小角X射线散射数据表明与预期中单个组份的数据不同，这表明在这个共组装凝胶体系中形成了一个新型超分子结构.2.3 计算机模拟技术许多小组已经使用计算机的方法研究了这些自组装和共组装材料的分子组装方式.一些人甚至模拟大量分子的组装方式，进而模拟纤维的形状[3，13].尽管如此，计算机模拟仍面临着主要的问题，即需要让大量分子参与模拟过程，从而增加了模拟的难度和延长了模拟的时间.分子的组装过程中溶剂环境和条件的改变在模拟双组份凝胶因子共组装过程也有一定的难度.目前，大多数使用计算模拟方法的都是基于已经收集到的样本数据来建立模型.本质上，这是后合理化的结果，而不能模拟凝胶矩阵是某一组份自组装还是共组装.3 三维网格结构3.1 物理性质混合两个均能形成稳定透明凝胶的单一组份时，如果混合后的凝胶变为浑浊状态，这可能是一些共组装发生的迹象.然而，表面的这种改变也可能是由于浓度的变化或者是样品未有效混合引起的，因此需要使用其他的技术来进一步证明[14].同样，凝胶颜色的改变也可以表示不同低分子量凝胶之间的结合方式，可能意味着共组装过程.多组份凝胶体系中可能出现的物理性质变化的另一个例子是在电子应用中使用n-型体系和p-型体系凝胶因子，该两个体系混合使用可能会导致在凝胶中形成p-n异质结[15]，这将导致形成材料的电阻改变.电阻改变的程度能够证明其组份是某一组份自组装还是共组装，甚至是各组份是异相聚集还是均相聚集.3.2 熔点凝胶的熔化温度是测量和引用的普通参数，熔化温度通常是由小瓶倒置方法测得的；当网格结构熔化时，样品在小瓶翻转后流动，即凝胶转变为溶胶.在多组份凝胶体系中，凝胶的熔化的温度接近于熔化温度较高的单个组份，或者简单说，该凝胶因子在多组份凝胶体系中形成的网格结构类似该单组份形成的单组份凝胶，则熔化温度只与单一的凝胶因子的成胶性质有关，表明在该多组份凝胶体系中几乎不存在多组份共组装过程.而对于另一种多组份凝胶体系，熔化温度高于某组份的最低熔点，以及低于某组份的最高熔点，则表明各组份共组装形成了一类新型的网格结构[16].此外，可以使用差示扫描量热法或者核磁共振波谱法来研究多组份凝胶的熔化温度.差示扫描量热法可测量溶胶-凝胶和凝胶-溶胶转变时的吸热和放热过程的变化程度[17].对于相同的多组份凝胶，也可使用核磁共振波谱法，加热时，质子共振峰的位移和增强随着网格结构的熔化发生明显的变化.值得注意的是，差示扫描量热法、核磁共振波谱法和本体熔点不完全相同.3.3 流变性质流变学可以被用来分析凝胶样品的机械性能[18].流变学的性能取决于大量的因素，包括纤维的形态，纤维的长度和尺度，交联的数量和类型以及空间内纤维分布等.当两个凝胶混合时，储存模量和耗损模量的单个测定值不能用来确定一个多组份体系是某一自组装还是共组装，因为凝胶的这两个模量流变特性一般都具有浓度依赖性，因此我们认为多组份体系中无论发生单一组份自组装还是多组份共组装，储存模量和耗损模量都有可能具有更高的值.尽管如此，可以用流变技术中的张力扫描实验来确定凝胶的屈服值，这取决于具有不同屈服值的两个单一组份，如果发生了共组装，相对于单组份凝胶而言，形成的不同的纤维结构最终会导致多组份凝胶体系具有不同的屈服值.4 结论通常情况下，对比于单组份凝胶而言，制备多组份凝胶体系的方法没有差异性的区别，尽管如此，多组份凝胶的表征方法和研究手段具有一定的复杂性，归因于共组装、单一组份自组装以及混合型组装都有可能存在于多组份凝胶体系中.寻找合适的表征方法和技术手段解决和探讨多组份凝胶的自组装机理依然很重要，因此，对于如何去描述和探究多组份凝胶体系仍然要走一段很长的研究道路.参考文献【相关文献】[1]BUERKLE L E，ROWAN S J.Supramolecular gels formed from multi-component low molecular weight species[J].Chem Soc Rev，2012，41(18)：6089-6102.[2]RAEBURN J，ADAMS D J.Multicomponent low molecular weight gelators[J].Chem Commun，2015，51(25)：5170-5180.[3]ZHOU M，SMITH A M，DAS A K，et al.Self-assembled peptide-based hydrogels as scaffolds for anchorage-dependent cells[J].Biomaterials，2009，30(13)：2523-2530. 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[12]CASTILLA A M，DRAPER E R，NOLAN M C，et al.Self-sorted Oligophenylvinylene and Perylene Bisimide Hydrogels[J].Sci Rep，2017，7(8)：8380(1-10).[13]ABUL-HAIJA Y M，SCOTT G G，SAHOO J K，et al.Cooperative，ion-sensitive co-assembly of tripeptide hydrogels[J].Chem Commun，2017，53(69)：9562-9565.[14]HALPERIN-STERNFELD M，GHOSH M，SEVOSTIANOV R，et al.Molecular co-assembly as a strategy for synergistic improvement of the mechanical properties of hydrogels[J].Chem Commun，2017，53(69)：9586-9589.[15]SUGIYASU K，KAWANO S-I，FUJITA N，et al.Self-Sorting organogels with p-n heterojunction points[J].Chem Mater，2008，20：2863-2865.[16]MOFFAT J R，SMITH D K.Controlled self-sorting in the assembly of “multi-gelator” gels[J].Chem Commun，2009，(3)：316-318.[17]SMITH M M，SMITH D K.Self-sorting multi-gelator gels-mixing and ageing effects in thermally addressable supramolecular soft nanomaterials[J].Soft Matter，2011，7(10)：4856-4860.[18]YAN C，POCHAN D J.Rheological properties of peptide-based hydrogels for biomedical and other applications[J].Chem Soc Rev，2010，39(9)：3528-3540.。

凝胶的超分子和网络结构的引发了其特点流变等特性,扩散,稳定,和持水性能为了获得所需的属性，因此增加我们对聚合物/水结构的理解是至高无上的重要性聚合物和水溶剂分子之间的相互作用,特别是氢键和静电相互作用,发挥非常重要的作用,阻止-矿业最后凝胶特性聚合物凝胶的结构和动力学性质的研究是高分子科学中最具挑战性的问题之一。

此外,这是一个重要的初步研究溶剂和气体扩散到聚合物凝胶的基础设备计算机模拟是非常适合这样的研究,因为它是一个方法,结合详细的微观调查的可能——性与浓度的变化和分子结构的从容然而,他们的主要目的是研究氢键结构/动力学和水作为渗透扩散行为,而聚合物本身的结构和动力学,肿胀程度的函数是这个工作的主要焦点。

这些结果表明,PVA的内在动态异构性原子和水的增塑作用效应允许更多的各向同性节段性动作,事实上,固体吸附剂的选择取决于adsorp,能力、吸附动力学、热稳定性,为再生所需的热能亲水聚合物，与传统吸附剂如活性炭和硅胶相比，表现出了更加优秀的水吸附能力，比如，聚（对苯乙烯基磺酸）在80%的相对湿度下，对水蒸气的吸附吸附质量达到80%以上。

对聚丙烯酸的水蒸气吸附的动力学研究表明，它的水蒸气的吸附过程是在高分子链之间的毛细凝聚后的多分子层吸附过程。

聚合物对水蒸气吸附后表现出良好的物理化学稳定性以及结构的多样性。

热力学研究到、钠盐表明monosulfonated样品的质量低于80%相对湿度平衡,吸附热液化标准焓调查的聚合物已经表明,这种聚合物的特点是,后跟一个高分子链之间的毛细凝聚1075-3氯仿蒸汽吸附在聚合物膜形成于蒽贴上线性聚(甲基丙烯酸甲酯)表面等离子体共振光谱，发现膨胀行为在吸附聚合物膜由捕获氯仿解释分子。

一些有机化合物的吸附行为高分子吸附剂也调查了几个arti——cles因其良好的稳定性,吸附容量大、选择性好和结构多样性事实上,亲水聚合物显示效率的空气除湿机。

了解水蒸气在固体表面的吸附过程需要的知识adsorp过程的理解,对固体表面的水蒸气需要知识的吸附量和吸附热。

五大凝胶材料微观结构凝胶是一种具有高度三维网状结构并且可以保持大量液体的材料。

它由凝胶剂（gelator）在溶剂中形成的凝胶体系组成。

凝胶材料在化工、生物医学、食品、化妆品等领域具有广泛的应用。

凝胶材料的微观结构对于其宏观性质和应用性能具有重要影响。

下面介绍五种常见的凝胶材料的微观结构。

一、聚合物凝胶聚合物凝胶是由聚合物在溶剂中形成的凝胶体系。

凝胶的微观结构由聚合物链的交联结构决定。

常见的聚合物凝胶包括水凝胶、有机溶剂凝胶和超分子凝胶等。

在水凝胶中，聚合物链可以通过氢键、静电作用力和疏水作用力等相互作用形成三维网状结构。

这些相互作用力可以使聚合物链在溶液中聚集形成凝胶。

例如，明胶是一种由动物骨骼和皮肤中提取的胶原蛋白凝胶，其微观结构由具有大量氢键的胶原蛋白链组成。

有机溶剂凝胶是由有机聚合物在有机溶剂中形成的凝胶体系。

聚合物链可以通过溶剂分子与聚合物链之间的相互作用力形成凝胶。

例如，聚丙烯酰胺是一种在水或有机溶剂中都可形成凝胶的聚合物，其微观结构由聚丙烯酰胺链之间的氢键和疏水作用力等相互作用力决定。

超分子凝胶是由具有自组装性质的分子在溶剂中形成的凝胶体系。

常见的超分子凝胶包括氢键凝胶、π-π堆积凝胶和离子凝胶等。

例如，氢键凝胶是由具有氢键供体和受体基团的分子通过氢键相互作用形成的凝胶。

这种凝胶的微观结构由氢键的方向和强度等决定，可以通过改变溶剂的性质调控凝胶的结构和性能。

二、无机凝胶无机凝胶是由无机胶体颗粒在溶液中形成的凝胶体系。

凝胶的微观结构由颗粒的形状、尺寸和相互作用力等决定。

常见的无机凝胶包括硅胶、氧化铝凝胶和氧化锆凝胶等。

硅胶是由二氧化硅颗粒在溶液中形成的凝胶。

这种凝胶的微观结构由颗粒的形状和尺寸等决定，可以通过溶剂的性质和凝胶制备条件调控凝胶的结构和孔隙性能。

硅胶具有高比表面积和孔隙度，广泛应用于吸附材料和分离技术等领域。

氧化铝凝胶是由氧化铝颗粒在溶液中形成的凝胶。

这种凝胶的微观结构由颗粒形状和尺寸的改变以及表面氧化等因素决定。

手性溶剂诱导非手性物质手性的研究进展赵银;殷露;刘晶晶;张伟;朱秀林【摘要】手性溶剂诱导非手性物质产生手性是目前合成手性物质的主流方法之一.与传统的手性物质合成方法相比,手性溶剂诱导法不仅避免了使用昂贵的手性试剂,还能扩大合成手性物质的结构范围,具有潜在的应用前景.目前,手性溶剂诱导方法适用范围已经涵盖了有机小分子、低聚物和聚合物体系.本文主要对手性溶剂诱导方法发展的历史背景,手性溶剂诱导小分子及低聚物的手性,手性溶剂诱导非手性聚合物产生超分子手性,主要包括π-共轭聚合物和σ-共轭聚合物这几个方面展开了综述.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2016(029)001【总页数】9页(P20-28)【关键词】手性溶剂诱导;手性;聚合物;超分子手性【作者】赵银;殷露;刘晶晶;张伟;朱秀林【作者单位】苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州215123;苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州215123;苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州215123;苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州215123;苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州215123【正文语种】中文【中图分类】O631.2手性是自然界中普遍存在的有趣现象之一,手性物质是生命的物质基础,如生命体的组成（L-型蛋白质、L-型氨基酸、D-型的组成核酸的核糖和脱氧核糖分子）等。

手性研究对于生命的起源和发展有着重要的意义［1］。

从19世纪开始,“光学活性”、“不对称”、“对映体”、立体构型理论及“手性”等先驱性概念的提出逐渐打开了人类认识手性的大门。

1893年,英国科学家Lord Kelvin［2］首次将“手性”（Chirality）描述为“物体与它的平面镜的镜像不能完全重合”。

手性现象的研究激起了科学家们对于手性物质合成的兴趣,特别是手性聚合物的合成,其在不对称催化、手性拆分、对映体传感器和光电材料等方面具有潜在的应用潜力［3］。

传统的手性物质的合成方法一般都会涉及到昂贵的手性合成试剂以及复杂的手性合成步骤。

超分子凝胶的应用开发超分子凝胶的各种用途具有很大的吸引力，这主要在于：（1）凝胶是通过非共价键自组装而成的，因此凝胶过程都是可逆的；（2）凝胶因子结构很容易通过合成方法来改变，因此凝胶性质也是可以改变的；（3）凝胶中分子有序组装[28]。

1在生物医药材料方面的应用智能凝胶在材料科学领域越来越受到欢迎，这类凝胶对于外部的刺激，如pH、光、化学等，具有响应性。

这类响应系统非常适合应用于传感器、催化或者药物载体。

Xu等通过将疏水的芘基团接到抗生素万古霉素上得到了一种具有生物活性的水性凝胶因子，圆二色谱、荧光光谱和电子显微镜表征说明凝胶中的分子通过π~π堆积和氢键作用形成了螺旋结构纤维。

有意思的是，这种凝胶因子对不同的细菌具有抗菌活性，而且比万古霉素高约11倍。

该课题组也报道了可以直接用作药物的超分子凝胶[30]。

他们发现FMOC保护的两种氨基酸（图1.1中31和32）在碳酸钠溶液中可以形成水凝胶，如图1.6所示。

作者研究发现水凝胶的纤维网络是芴基通过π~π相互作用形成的。

有意义的是，这种凝胶因子分子是一种新型的抗炎药，为这种凝胶用作药物提供了可能。

另外，别的药物也可以加入其中形成一个多功能的药物传递体系。

图 1.1抗炎药31和32及其凝胶化过程2 在吸附方面的应用由于凝胶因子结构的多样性和可设计的特点，通过设计有利于吸附各种物质的凝胶因子和调整凝胶因子自组装的过程，超分子凝胶也可以应用在染料吸附、金属离子的吸附和浮油的回收等方面。

Sudipta Ray 等制备了一种具有pH响应性的超分子凝胶，并将其用于染料的吸附，结果表明这种超分子凝胶可以有效的吸附包括结晶紫、萘酚蓝黑在内的不同种类的有毒染料，可以用于吸附废水中的染料分子。

Adhikari, Bimalendu等制备了基于三肽自组装形成的水凝胶，作者实验发现其可以有效的除去在纺织工业中广泛应用的有机染料（包括罗丹明B、活性蓝4和直接红80），如图1.2所示。

超分子水凝胶和大分子水凝胶的利和弊水凝胶是一种具有三维网络结构的新型功能高分子材料。

它以含水量高、溶胀快、柔软、具有橡胶般的粘稠性和良好的生物相容性等特点，在传感、药物递送、软机器人以及生物杂交或生物界面材料中有极大的应用潜力。

水凝胶的性质很大程度取决于制备材料的单元结构和其相作用后形成的网络结构。

因此清楚了解水凝胶的结构，性质和能力对具体应用来说极具意义。

因此德国亚琛工业大学Andrij Pich和代尔夫特理工大学Rienk Eelkema把两种常见水凝胶：超分子凝胶网络（SHGs）和大分子凝胶网络（MHGs）进行比较。

该综述详细比对了两种水凝胶的结构，基本性质，化学设计，网络结构，功能性和响应性。

得出一个结论：目前单独的SHGs或MHGs各自都表现出优势，但是与生物体凝胶材料相比仍存在不足。

但是当SHGs与MHGs融合到一个体系中形成超大分子凝胶网络（SMHGs），赋予凝胶优异性质和先进功能。

使该新型凝胶有望与生物凝胶媲美。

该工作以题名《Pros and Cons: Supramolecular or Macromolecular: What Is Best for Functional Hydrogels with Advanced Properties?》发表在《先进材料》上。

后附原文链接。

图1 凝胶网络拓扑结构示意图，左边是大分子凝胶网络（MHGs），右边是超分子凝胶网络（SHGs），中间是超大分子凝胶网络（SMHGs）解析：左图是典型的MHGs，组成单元是丙烯酰胺，交联剂是N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

在水中10-15分钟就可以形成凝胶，溶胀率是13.3，杨氏模量是0.03 MPa。

右图是典型的SHGs，质子化诱导自组装，在水中，疏水性二肽驱动凝胶化，形成的凝胶具低屈服应力。

中间是第三类凝胶，由MHGs和SHGs通过非共价相互作用形成的SMHGs。

图2 SMHGs的性质。

a.聚两性电解质凝胶拉伸前后示意图。

MOFs材料的认识及其制备所需检测手段的介绍摘要：参考了文献，介绍了对MOFs这种新型超分子材料的结构特点，应用优点，作用原理及其应用。

并结合表征技术课程内容列举MOFs材料的表征所需的仪器。

关键词：MOFs；表征；超分子；配位；晶体结构在表征技术的课程中，各位老师讲解了化学实验研究过程中所需的各类辨证技术，包括检测材料表面和立体构造的SEM和TEM；确定分子化学式的红外光谱、紫外光谱、质谱和核磁共振技术；用于物质纯化和检测的气相色谱和液相色谱；还有电化学方面的一些检测氧化还原电位的仪器等。

结合各位老师的讲课内容，并自己假设合成一种MOFs材料所用到的各种仪器，现把内容总结如下。

1 MOFs 材料的介绍金属一有机骨架MOFs材料，是基于有机配体与金属离子间的金属一配体络合作用，通过自组装而形成的一类超分子微孔网络结构材料。

从其多孔网状结构可以直观地了解到MOFs具有较大的表面积。

由于金属位点和有机骨架可选性大，MOFs具有庞大的体系和丰富的功能。

（目前了解有：磁性、手性、光学性质、储气、催化和吸附等作用）。

[1]通过对已合成的MOFs进行后修饰，可获得结构、种类及性质功能更为多样的MOFs，为MOFs在各领域的应用提供了更多的可能。

[2]近十几年，MOFs已经成为化学学科中发展最快的领域之一.1.1MOFs 材料的特点1.1.1 多孔性及大的比表面积孔隙是指除去客体分子后留下的多孔材料的空间。

多孔性是材料应用于催化、气体吸附与分离的重要性质。

材料的孔径大小直接受有机官能团的长度影响，有机配体越长，除去客体分子后材料的孔径越大。

在实际应用中，选择不同的有机配体可以得到不同孔径大小的材料，气体吸附与分离一般选择孔径相对小、孔隙率高的MOFs 材料;催化应用则选择孔径大的MOFs 材料。

此外，对于蛋白质或肽段的吸附与分离，可根据材料的分子筛效应和性质，对其按分子的大小或相互作用力的不同进行分离。

比表面积是评价多孔材料催化性能、吸附能力的另一重要指标，因此人们不断改变MOFs 材料金属中心和连接臂的主要目的之一就是使材料具有更大的比表面积。