9.1.3　超分子自组装的研究范式

分子合成的研究范式是根据已知的或新开发的键合方式、通过逐步化学反应得到目标分子。超分子自组装的研究范式往往开始于分子设计。如图9-3所示，首先根据功能及分子间非共价的模式（如氢键、π-π堆积等）设计构筑分子或者组装基元。这些组装基元已经从早期的有机小分子发展到多种体系，例如高分子、生物分子、纳米粒子乃至宏观物体^[6-11]。组装基元无论是简单还是复杂，其表面具有的互相连接的非共价相互作用部分才是关键。

其次是组装过程的控制。对于常见的主客体体系或者大环体系来说，超分子体系的形成类似于分子合成过程，需要多步骤完成；而超分子自组装则不一样，往往一步完成。其驱动力是分子间的非共价相互作用，溶剂、界面以及各种外加的光、电和热等作为很好的刺激以引发组装。组装的过程往往比较快，并向一个动态平衡的状态发展。从这类组装体中很难分离出具体的、分子量唯一确定的结构，但是可以形成较为单一的、处于纳米尺寸的结构，利用AFM、SEM、TEM等可以观察这些微观结构。

图9-3 不同构筑基元形成不同维度的自组装结构(https://www.daowen.com)

（a）不同的构筑基元示意图；（b）自组装形成的多级次有序结构示意图；（c）自组装相互作用，组装过程及其特征与功能

最后是性能的拓展。超分子组装一方面可以实现性能的非线性放大，另一方面有望产生新的性能，而这些性能的取得也往往要与组装过程的热力学、动力学紧密联系。