超分子的特征(超分子能耐有多大)

何谓“超分子”,我们平时所说化学中的分子主要是研究以共价键相结合的但只胡总和化合物分子的合成、结构、性质和转化的规律。

超分子的特征(超分子能耐有多大)(1)

(研究领域展示)

近年来,化学界对超分子研究如火如荼,什么事“超分子”呢?超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起,形成复杂的、有组织的聚集体。由于并保持一定的完整性,使其具有明确的微观结构和宏观特性。这个研究领域是J. M. Lehn为代表的学者所倡导的今后化学发展的另一个全新的领域。超分子是一种平衡态,是需要消耗物质和能量的耗散结构,即所谓的吉布斯自由能与熵变关系。

(吉布斯亥姆霍兹公式)

超分子特点如下:两个或者多个分子通过氢键、色散力、取向力、诱导力、电荷的库仑力、л-л共轭堆积和疏水亲水作用等非化学键建立的弱作用力,特定条件下自动结合成有序有组织的聚合系统,形成的物质微粒即为超分子。例如:C60进入环糊精(r-CD)的空腔形成的包合物、细胞膜、DNA以及纳米材料。

从结构上来看:首先组成超分子的单体具有结构和能量的高度匹配性,其次组成超分子时,单体具有自识别、自组装和自复制的能力,第三形成超分子的过程是熵变小于零的不可逆过程。

超分子的特征(超分子能耐有多大)(2)

(生物受体之间氢键结合)

由于其特殊结构和组成,超分子在催化、传输、自组织合成等方面开拓了一个广阔的应用领域。超分子更具魅力的地方在于它的信息识别,与生物学结合它将使我们更深入的研究生物体;与物理学结合将制备更多有特殊功能的智能化材料。再例如光能从萘甲酰基天线发色团向被包结DCM-OH的传递效率为100%。可以说,超分子应用的前景将是非常广阔的。目前,我过多个化学研究所在超分子与化学、物理学、生命科学、信息科学、材料科学、能源和环境科学都在深入地探究,更加突出了化学学科的重新学科地位!

作者:氕氘氚

头条号:化学科技生活运营团队

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