華東理工大學(xué)開(kāi)發(fā)具有自我調(diào)節(jié)能力的智能超分子水凝膠
文章來(lái)源：新能源網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-05-19 16:28:25
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本報(bào)訊（見(jiàn)習(xí)記者江慶齡）華東理工大學(xué)特聘研究員王義明和教授郭旭虹、軒福貞證實(shí)了霍夫邁斯特效應(yīng)可以有效調(diào)控分子間作用力以維持分子組裝體結(jié)構(gòu)，對(duì)理解自然界中特定離子效應(yīng)具有啟示意義，為開(kāi)發(fā)具有自我調(diào)節(jié)能力的類(lèi)生命軟材料提供了新思路。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》，并被選為超分子化學(xué)領(lǐng)域熱點(diǎn)論文。
生命系統(tǒng)中的信號(hào)識(shí)別與響應(yīng)過(guò)程展現(xiàn)出高度的時(shí)空分辨特性與自適應(yīng)性。作為調(diào)控分子間作用力的經(jīng)典離子特異性理論，霍夫邁斯特效應(yīng)為構(gòu)建具備類(lèi)生命感知特征的智能材料提供了新的理論支撐。然而，如何將該效應(yīng)與動(dòng)態(tài)化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)有效耦合，實(shí)現(xiàn)類(lèi)生命信息流轉(zhuǎn)模式，仍是當(dāng)前智能傳感材料研究中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。 研究人員將酶促反應(yīng)與霍夫邁斯特效應(yīng)相耦合，構(gòu)筑出能夠動(dòng)態(tài)感知霍夫邁斯特離子序列的智能超分子水凝膠。該水凝膠可模擬生命體對(duì)微環(huán)境變化的自適應(yīng)感知行為，在脲酶催化下，尿素水解產(chǎn)生的堿性氨氣和親液離子誘導(dǎo)凝膠經(jīng)歷從初始凝膠（Gel1）到溶膠（Sol）再到終態(tài)凝膠（Gel2）的自主轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子信號(hào)的實(shí)時(shí)感知與力學(xué)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)演變，將化學(xué)信號(hào)有效轉(zhuǎn)化為宏觀物性變化，為多模態(tài)輸出和智能反饋奠定了基礎(chǔ)。 機(jī)理研究表明，離液離子可破壞凝膠基元分子與水分子間的相互作用，進(jìn)而激發(fā)凝膠基元分子自組裝。通過(guò)將自組裝與尿素酶解反應(yīng)相耦合，酸性條件下形成的Gel1會(huì)因生成堿性氨氣而解離為Sol；但隨著時(shí)間推移，解離的凝膠基元分子因霍夫邁斯特效應(yīng)被觸發(fā)自組裝形成Gel2，總體展現(xiàn)出自主的“凝膠—溶膠—凝膠”動(dòng)態(tài)演變行為。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202505417 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2025-05-14 第4版 綜合)
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