複合納米材料組裝體由于其良好(hǎo)(hǎo)的性能(néng)和在生(shēng)物醫學、光學材料等領域的應用前景而引起了(le)廣泛的關注。設計和制造多用途的納米雜化(huà)材料已經取得了(le)很大的進展。在不同的複合結構中，不同的組裝形式爲具有集體性質的多功能(néng)系統提供了(le)獨特的途徑。透射電子(zǐ)顯微鏡用于其形貌和結構的表征，是一(yī)種廣泛使用的表征手段。

圖1 不同種類的有機/無機組裝體單元

注：文中圖片來源于Chem. Rev., 2019, 119, 1666，論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00401

山東大學結構成分(fēn)與物性測量平台的透射電子(zǐ)顯微鏡（HITACHI-7700），廣泛應用于納米材料和軟材料研究領域：1)包括高分(fēn)子(zǐ)聚合物在内的系列軟材料，樣品組成元素多爲輕元素，高的加速電壓下(xià)很難得到高襯度圖像，在低(dī)的加速電壓(100 kV)下(xià)可以得到較爲理(lǐ)想的圖像；2)高分(fēn)辨物鏡0.204 nm的分(fēn)辨率，可滿足用戶對圖像分(fēn)辨率的要求；3)在較低(dī)的加速電壓下(xià)，仍保持較高的分(fēn)辨率，在最大程度降低(dī)樣品損傷的同時，獲得較高分(fēn)辨圖片。爲功能(néng)複合材料組裝體研究提供了(le)良好(hǎo)(hǎo)的表征手段技術支撐。

圖2 結構成分(fēn)與物性測量平台透射電子(zǐ)顯微鏡（HITACHI-7700）

特色成果

儀器(qì)自2017年8月(yuè)(yuè)安裝，已運行一(yī)萬多小時，支持發表SCI論文數百篇，爲化(huà)學、材料、物理(lǐ)、藥學、環境、生(shēng)物醫學等多個研究領域提供了(le)有力支撐。其中近兩年在功能(néng)複合材料組裝體研究領域支持産生(shēng)了(le)系列特色成果（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 2333；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202201426；ACS Nano 2022, 16, 4551；Chem. Sci. 2022, 13, 4029）。

1.基于人(rén)工“轉錄-翻譯”法則的納米粒子(zǐ)可控組裝研究

化(huà)學與化(huà)工學院楊志傑教授課題組利用人(rén)工“轉錄-翻譯”法則獲得了(le)多種納米粒子(zǐ)組裝體，具體将三種苝酰亞胺(PDI)分(fēn)子(zǐ)異構體作(zuò)爲單體進行超分(fēn)子(zǐ)聚合，并通過超分(fēn)子(zǐ)聚合物和Au納米粒子(zǐ)（NPs）間的範德華力，實現納米粒子(zǐ)組裝體超結構及功能(néng)的多樣化(huà)。開放(fàng)的多孔納米顆粒超結構可以加速部分(fēn)有機催化(huà)反應，如(rú)果封裝生(shēng)物大分(fēn)子(zǐ)，它們與有序NPs超結構的相互作(zuò)用可能(néng)會潛在地改變其結構和功能(néng)。其中所涉及結構借助了(le)透射電鏡tilt多角度拍攝。

圖3 納米複合材料的組裝形貌分(fēn)析

注：文中圖片來源于J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 2333，論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c12676

圖4 納米複合材料的組裝形貌分(fēn)析

注：文中圖片來源于Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202201426，論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202201426

2.基于超分(fēn)子(zǐ)組裝方式的手性發光組裝體研究

化(huà)學與化(huà)工學院邢鵬遙教授課題組制備了(le)一(yī)系列苯并咪唑和吡啶的折疊結構超分(fēn)子(zǐ)組裝體，該組裝體基于咪唑上(shàng)二氨基酸形成的分(fēn)子(zǐ)内氫鍵表現出螺旋手性性質，且對氯仿有特異性的識别作(zuò)用，該體系基于簡單的氫鍵折疊組裝制備了(le)手性芳香結構，爲手性光學物質和圓偏振熒光器(qì)件的研究提供了(le)參考意義。另外，通過分(fēn)子(zǐ)折疊的策略，賦予多面體低(dī)聚矽氧烷（POSS）固有手性。将二氨基二茂鐵與POSS進行共轭，氨基片段中基于氫鍵折疊作(zuò)用的手性傳遞到二茂鐵和POSS，可形成螺旋結構的組裝體。該研究爲制備獨立分(fēn)子(zǐ)層面手性納米顆粒提供了(le)新(xīn)的思路(lù)。其中透射電鏡表征直觀展示了(le)手形體螺旋、紐帶等微觀形貌。

圖5 L-BI3-Ala形貌表征

注：文中圖片來源于ACS Nano 2022, 16, 4551，論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11057

圖6 不同自組裝體形貌表征

注：文中圖片來源于Chem. Sci. 2022, 13, 4029，論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2SC00793B

儀器(qì)信息

儀器(qì)型号：HT-7700

生(shēng)産廠家：HITACHI

放(fàng)置地點：化(huà)學二樓123

儀器(qì)管理(lǐ)人(rén)：封振宇

主要技術參數：

1.分(fēn)辨率：線0.204 nm，點0.38 nm；

2.放(fàng)大倍率：x 200 ~ x 200,000高反差模式；x 4,000 ~ x 600,000高倍模式；x 50 ~ x 1,000低(dī)倍模式；

3.加速電壓：40-120 kV；

4.最大傾斜角：±30°；

5.數字相機：1,024 x 1,024像素。

封振宇簡介

高級實驗師，山東大學化(huà)學與化(huà)工學院，結構成分(fēn)與物性測量平台。長期從事(shì)電子(zǐ)顯微類/X射線類/表界面分(fēn)析類大型儀器(qì)的研究和管理(lǐ)。管理(lǐ)的儀器(qì)包括透射電子(zǐ)顯微鏡、小角X射線散射儀、比表面積及孔徑分(fēn)析儀、冷凍超薄切片機、光聲光譜儀、場發射高分(fēn)辨透射電鏡、X射線單晶衍射儀等。近年來，爲多個課題組的多項研究成果在領域内的權威期刊（J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Func. Mater.等）發表提供了(le)重要數據支撐。以第一(yī)作(zuò)者或通訊作(zuò)者在Sensors and Actuators B, Appl. Phys. Lett.等期刊上(shàng)發表十餘篇論文。