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近日，成人直播 程晓维、邓勇辉提出了一种基于金属前驱体、离子型小分子表面活性剂和两亲性嵌段共聚物（BCPs）之间三元相互作用平衡驱动的次序组装策略，用于制备具有不同组分和形态的分级介孔金属氢氧化物（HM-M）纳米颗粒。相关结果以“Ternary Interactions Balance Enabled Sequential Assembly toward the Synthesis of Hierarchically Mesoporous Metal Hydroxide Nanoparticles”为题在Journal of the American Chemical Society期刊上发表（//pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c06417）。

基于超分子组装的“自下而上（Bottom-up）合成”是构筑分级多孔材料的重要途径。分级孔道的形成通常需要巧妙利用尺度不同的多种模板剂之间的协同组装及其与骨架前驱体的可控界面作用。具有分级孔结构的金属氢氧化物和氧化物材料是一类重要的催化和吸附材料，其合成过程高度依赖于硬模板和软模板的双模板联合使用。软-硬双模板合成方法受限于繁琐的合成过程，且所得材料孔径和孔结构难以调控。基于多种软模板的合成方法因其可控性、可变性和易得性而更具优势，然而，到目前为止，尚无关于多尺度、多软模板方法构建分级介孔金属氢氧化物以及金属氧化物的报道。

研究团队通过设计多元软模板参与的液相组装体系，发现当聚环氧乙烷-聚苯乙烯（PEO-b-PS）在溶剂中胶束化形成稳定单胶束后，其PEO壳层能够与小分子表面活性剂、金属离子物种之间产生相互作用；此外，小分子表面活性剂和金属前驱体之间的强静电相互作用被削弱，使得三者相互作用达到平衡形成稳定的复合胶束。该复合单胶束在三元相互作用平衡和表面张力的作用下进一步发生次序聚合自组装，得到HM-M纳米颗粒。三元相互作用平衡的策略可以扩展到其它嵌段共聚物、小分子表面活性剂和金属离子前驱体的三元体系，通过类似的机制构建具有不同形态（球形、碗状和囊泡状）和组分（Al(OH)₃、Fe(OH)₃、Cr(OH)₃、Cu(OH)₂、Zn(OH)₂）的HM-M纳米颗粒。这一工作为多元软模板合成分级介孔纳米颗粒提供了一种新的研究范式，为涉及金属离子的超分子组装和复杂生物过程提供了富有启发性的见解。

论文通讯作者为程晓维副教授和邓勇辉教授，第一作者是成人直播 22级硕士研究生谢远照。该项研究得到国家自然科学基金和上海市自然科学基金等项目的大力支持。

图1. 两亲性嵌段共聚物，小分子表面活性剂与金属前驱体之间的三元相互作用平衡

图2：三元相互作用平衡诱导组装策略的普适性