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“補丁”納米粒子（Patchy nanoparticles）是一類表面具有特定的化學或拓撲結構的膠體粒子，能夠與其他納米顆粒或者表面結合從而組裝成更加復雜的超結構。盡管目前補丁顆粒的自組裝已經創造了各種各樣的復雜超結構。然而，獲得的結構通常具有高度的對稱性，以及局限于實心的結構，從而限制了在很多重要領域的應用。 

圖1.軟界面導向的超組裝策略：a）軟補丁界面導向的液滴方向性的融合制備空腔可控的金@銀-二氧化硅納米太空飛船；b）通過控制補丁數目來控制納米空艙的數目。

圖2. 多模式響應的智能納米太空飛船。

近期，復旦大學孔彪教授團隊提出了軟界面導向的超組裝策略，報道了一種新型的軟補丁納米顆粒，該補丁能夠誘導液滴定向融合，從而超組裝出高度不對稱的中空復合金@銀-二氧化硅超膠體。該方法可以精確控制補丁在種子上的覆蓋面積，從而控制液滴融合的區域，因此實現對納米空艙中空粒徑的精確控制（圖1a）。此外，通過控制補丁在金@銀納米顆粒表面的數目（能夠吸引液滴融合的作用力位點數目），可以實現液滴多方向的融合，從而制備出具有單空艙（AB）,雙空艙（AB2），和多空艙（ABn）的空心復合納米超結構（圖1b）。該研究團隊發現這種設計策略具有很好的普適性，能夠在各種非球形納米顆粒（納米棒，納米立方體，納米片）上超組裝納米空艙。更重要的是，單納米空艙具有曲率選擇性的生長特征，趨向于生長在曲率高的表面，比如尖端，從而制備出高度不對稱的線性納米太空飛船。

最后研究團隊使用具有金核@銀殼納米棒的線性納米太空飛船作為馬達探究了他們的驅動行為，該結構可以感應過氧化氫（H2O2）和近紅外光（NIR），從而在單顆粒水平實現雙模式的驅動，與其他納米尺度的低不對稱活性物質相比，該結構具有更高的擴散系數（圖2）。這項研究工作提出了一種新的基于補丁顆粒的超組裝概念，為構筑新材料和功能設備開辟了新的途徑，在智能納米機器人、藥物封裝和遞送、傳感和光子學方面具有很大的應用潛力。

上述研究成果以“Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts”為題發表于國際一流學術刊物《J. Am. Chem. Soc.》上。并被選為封面文章。課題組成員閆苗博士為論文的第一作者。

全文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c01096