近期，國(guó)際學(xué)術(shù)刊物《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（JACS）報(bào)道了我?；瘜W(xué)與分子工程學(xué)院晏琦帆副研究員課題組與北京大學(xué)趙達(dá)慧教授課題組合作，題為“Concurrent Cooperative J?Aggregates and Anticooperative H?Aggregates”的研究論文。（原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b01463）。
對(duì)復(fù)雜體系的超分子自組裝機(jī)理的研究和理解可以有效的幫助化學(xué)家構(gòu)建功能化超分子自組裝體系。在這篇文章中，作者系統(tǒng)研究了氮雜多環(huán)芳香酰亞胺分子1的超分子自組裝行為?；衔?/span>1可以同時(shí)通過(guò)兩種不同機(jī)理，形成兩種具有不同熱力學(xué)特征的兩種超分子自組裝結(jié)構(gòu)。作者發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)控溶劑的極性和溶液的溫度，在中等π-π堆積驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)度下，化合物1會(huì)通過(guò)反協(xié)同機(jī)制（anticooperative）形成H-聚集體；當(dāng)π-π堆積驅(qū)動(dòng)力進(jìn)一步增強(qiáng)時(shí)，H-聚集體會(huì)通過(guò)協(xié)同機(jī)制（cooperative）轉(zhuǎn)化為J-聚集體。
作者建立了能夠模擬兩種聚集路徑的數(shù)學(xué)模型模擬了分子1的自組裝行為。模擬的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度吻合，數(shù)學(xué)模擬還揭示了三個(gè)重要結(jié)論：一、反協(xié)同（anticooperative）機(jī)制自組裝傾向于形成超分子低聚物（supramolecular oligomers），而協(xié)同機(jī)制（cooperative）自組裝傾向于形成高分子量的超分子聚合物（supramolecular high polymers）。二、如果在一個(gè)體系中兩種機(jī)制共存并競(jìng)爭(zhēng)，通過(guò)協(xié)同機(jī)制形成超分子高聚物的過(guò)程會(huì)被延后：具體到化合物1的體系中，就會(huì)觀察到兩種形式的聚集體依照聚集程度的強(qiáng)弱先后出現(xiàn)的現(xiàn)象。三、通過(guò)分析化合物1的數(shù)學(xué)模擬結(jié)果，如果能夠通過(guò)化學(xué)修飾使得H-聚集體的形成變得困難，就可以只出現(xiàn)協(xié)同機(jī)制形成J-聚集體。
基于這樣的假設(shè)，作者設(shè)計(jì)并合成了化合物2。通過(guò)2,4,6-三甲基苯基的引入，使得化合物2難以形成H-聚集體，只能通過(guò)協(xié)同機(jī)制形成J-聚集體。這個(gè)結(jié)果驗(yàn)證了作者對(duì)于這個(gè)復(fù)雜體系的超分子自組裝理解的正確性。對(duì)于理性設(shè)計(jì)復(fù)雜超分子自組裝體系，控制自組裝結(jié)構(gòu)都有重要意義。
該論文以“華東理工大學(xué)”為第二通訊單位，該論文工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目的支持。