“补丁”纳米粒子（Patchy nanoparticles）是一类表面具有特定的化学或拓扑结构的胶体粒子，能够与其他纳米颗粒或者表面结合从而组装成更加复杂的超结构。尽管目前补丁颗粒的自组装已经创造了各种各样的复杂超结构。然而，获得的结构通常具有高度的对称性，以及局限于实心的结构，从而限制了在很多重要领域的应用。  

  图1.软界面导向的超组装策略：a）软补丁界面导向的液滴方向性的融合制备空腔可控的金@银-二氧化硅纳米太空飞船；b）通过控制补丁数目来控制纳米空舱的数目。

图2. 多模式响应的智能纳米太空飞船。

近期，复旦大学孔彪教授团队提出了软界面导向的超组装策略，报道了一种新型的软补丁纳米颗粒，该补丁能够诱导液滴定向融合，从而超组装出高度不对称的中空复合金@银-二氧化硅超胶体。该方法可以精确控制补丁在种子上的覆盖面积，从而控制液滴融合的区域，因此实现对纳米空舱中空粒径的精确控制（图1a）。此外，通过控制补丁在金@银纳米颗粒表面的数目（能够吸引液滴融合的作用力位点数目），可以实现液滴多方向的融合，从而制备出具有单空舱（AB）,双空舱（AB2），和多空舱（ABn）的空心复合纳米超结构（图1b）。该研究团队发现这种设计策略具有很好的普适性，能够在各种非球形纳米颗粒（纳米棒，纳米立方体，纳米片）上超组装纳米空舱。更重要的是，单纳米空舱具有曲率选择性的生长特征，趋向于生长在曲率高的表面，比如尖端，从而制备出高度不对称的线性纳米太空飞船。

最后研究团队使用具有金核@银壳纳米棒的线性纳米太空飞船作为马达探究了他们的驱动行为，该结构可以感应过氧化氢（H2O2）和近红外光（NIR），从而在单颗粒水平实现双模式的驱动，与其他纳米尺度的低不对称活性物质相比，该结构具有更高的扩散系数（图2）。这项研究工作提出了一种新的基于补丁颗粒的超组装概念，为构筑新材料和功能设备开辟了新的途径，在智能纳米机器人、药物封装和递送、传感和光子学方面具有很大的应用潜力。

上述研究成果以“Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts”为题发表于国际一流学术刊物《J. Am. Chem. Soc.》上。并被选为封面文章。课题组成员闫苗博士为论文的第一作者。

全文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c01096