作为一种新兴的自下而上构筑多级次纳米功能材料的重要手段，胶体自组装技术赋予了结构设计、功能定制以更多新的可能性，在光电、催化、能源以及生物医学等众多领域展现出广阔的应用前景。如何实现微米或纳米粒子在三维空间的精准定位与可控组装是该领域高度关注的重要科学问题，也是其应用于微纳器件亟待解决的关键技术挑战。其中，以胶体粒子作为“人工原子”制备“胶体分子”，作为微观层次上精准创制的又一进步，吸引着科学家们越来越多的关注。

图1 “胶体原子”分子工程的通用策略

近日，上海交通大学邱惠斌教授课题组发表综述论文，系统归纳了近年来“胶体原子”分子工程的通用设计原则及实现策略，并针对胶体自组装技术的未来前景及发展挑战进行了分析与展望。根据粒子组装的驱动机制的不同，作者将“胶体原子”分子工程划分为四类（图1）：外部模板辅助组装，即利用图案化基底、乳液液滴、DNA模板等诱导粒子在限域环境内组装；表面配体介导组装，即在粒子表面修饰互补的小分子、聚合物、DNA等配体，借助表面配体之间的相互作用调控粒子组装；各向异性调制组装，即利用粒子本身固有的各向异性，或者对各向同性的粒子进行不对称修饰，赋予粒子组装方向性；自调节/自适应共组装，即直接利用简单粒子进行共组装，粒子的组装行为由粒子本身的特性决定。文章同时介绍了邱惠斌教授团队近期在软、硬胶体粒子协同组装方面的进展。例如，球状的嵌段共聚物胶束可以作为软粒子，与二氧化硅纳米粒子可控组装，形成一系列价态可控的“胶体分子”（图2a, Nat. Commun. 2021, 12, 5682）；环状软粒子则以一种自适应的方式对二氧化硅纳米粒子进行嵌套，形成一系列“土星状”主客体胶体结构（图2b, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 5734）。

图2 软、硬胶体粒子协同组装

该综述以“Molecular Engineering of Colloidal Atoms”为题发表于Small（https://doi.org/10.1002/smll.202207609），上海交通大学博士研究生崔岩、王静纯、梁君聪为文章作者，邱惠斌教授为文章通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委、科技部、上海市科委、上海市教委、上海交通大学项目的经费资助，特此感谢。

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