English
往期目录
新闻公告
More
化学进展 2009, Vol. 21 Issue (0708): 1389-1397 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

纳米粒子的不对称修饰与可控组装*

郑李垚|周密|闫强|袁金颖**   

  1. （清华大学化学系 有机光电子与分子工程教育部重点实验室 北京100084）
  • 收稿日期:2008-08-06 修回日期:2008-09-09 出版日期:2009-08-24 发布日期:2009-06-30
  • 通讯作者: 袁金颖 E-mail:yuanjy@mail.tsinghua.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金

下载PDF ( 2183 ) 引用
导出

Asymmetric Modification and Controlled Assembly of Nanoparticles

Zheng Liyao; Zhou Mi; Yan Qiang; Yuan Jinying**     

  1. (Key Lab of Organic Optoelectronic and Molecular Engineer of Ministry of Education|Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
  • Received:2008-08-06 Revised:2008-09-09 Online:2009-08-24 Published:2009-06-30
  • Contact: Yuan Jinying E-mail:yuanjy@mail.tsinghua.edu.cn

控制纳米构筑单元的组装是发展纳米材料和器件的关键问题之一，近年来发展了一系列针对纳米粒子的不对称修饰方法，为可控组装纳米粒子提供了一种新颖而有效的策略。这些方法可以将本身各向同性的纳米粒子修饰成各向异性，使得常见的功能性纳米粒子成为所需的构筑单元。本文旨在结合最近一些创新性的研究成果，介绍并总结了纳米粒子不对称修饰的方法以及基于此的可控组装，讨论了当前研究中的主要发展方向和部分仍需要解决的问题，并对其应用前景做了展望。

关键词： 纳米粒子, 不对称修饰, 可控组装

Controlling the assembly of nanobuilding blocks is one of the key issues to develop nanomaterials and nanodevices. A series of methods which aimed at the asymmetric modification of nanoparticles are developed recently, providing a novel and efficient strategy towards controlled assembly of nanoparticles. These methods can modify isotropic nanoparticles to be anisotropic, thus the desired nanobuilding blocks can be prepared from ordinary functional nanoparticles. This review aims at combining with the recent scientific literatures to introduce and summarize the approaches of asymmetric modification of nanoparticles, as well as the controlled assembly based on them. Furthermore, the problems those still should be resolved are pointed out, and the direction of this research field is discussed. The prospect of the application is also expected.

Contents
1 Introduction
2 Methods of asymmetric modification of nanoparticles
2.1 Solid-phase method
2.2 Liquid-liquid interface method
2.3 Other methods
3 Controlled assembly of asymmetric modified nanoparticles
3.1 Assembly of nano-building blocks
3.2 Polymer-templated assembly
4 Perspective and outlook

Key words: nanoparticles, asymmetric modification, controlled assembly

中图分类号: 

()

[ 1 ] 　Daniel M C , Astruc D. Chem. Rev. , 2004 , 104 : 293 —346
[ 2 ] 　Laurent S , Forge D , Muller R N , et al . Chem. Rev. , 2008 , 108 :2064 —2110
[ 3 ] 　Zhou M, Yuan J Y, Yuan W Z, et al . Nanotechnology , 2007 , 18 :405704
[ 4 ] 　Watanabe K, Menzel D , Nilius N , et al . Chem. Rev. , 2006 , 106 :4301 —4320
[ 5 ] 　Katz E , Willner I. Angew. Chem. Int . Ed. , 2004 , 43 : 6042 —6108
[ 6 ] 　Guo Y G, Hu J S , Wan L J . Adv. Mater. , 2008 , 20 : 2878 —2887
[ 7 ] 　Bruce P G, Scrosati B , Tarascon J M. Angew. Chem. Int . Ed. ,2008 , 47 : 2930 —2946
[ 8 ] 　Perepichka D F , Rosei F. Angew. Chem. Int . Ed. , 2007 , 46 :6006 —6008
[ 9 ] 　Yin YD , Alivisatos A P. Nature , 2005 , 437 : 664 —670
[10 ] 　Wang X, Zhuang J , Huo Z Y, et al . Inorg. Chem. , 2008 , 47 :543 —547
[11 ] 　Manoharan V N , Elsesser M T, Pine1 D J . Science , 2003 , 301 :483 —487
[12 ] 　Shevchenko E V , Talapin D V , Kotov N A , et al . Nature , 2006 ,439 : 55 —59
[13 ] 　Kalsin A M, Fialkowski M, Grzybowski B A , et al . Science , 2006 ,312 : 420 —424
[14 ] 　Kinge S , Crego-Calama M, Reinhoudt D N. ChemPhysChem , 2008 ,9 : 20 —42
[15 ] 　Glotzer S C , Solomon MJ . Nature Mater. , 2007 , 6 : 557 —562
[16 ] 　Glotzer S C. Science , 2004 , 306 : 419 —420
[17 ] 　Cozzoli P D , Manna L. Nature Mater. , 2005 , 4 : 801 —802
[18 ] 　Zhang ZL , Horsch MA , Glotzer S C , et al . Nano Lett . , 2003 , 3 :1341 —1346
[19 ] 　Zhang ZL , Glotzer S C. Nano Lett . , 2004 , 4 : 1407 —1413
[20 ] 　Zhang Z L , Keys A S , Glotzer S C , et al . Langmuir , 2005 , 21 :11547 —11551
[21 ] 　Worden J G, Dai Q , Huo Q , et al . Chem. Mater. , 2004 , 16 :3746 —3755
[22 ] 　Worden J G, Shaffer A W, Huo Q. Chem. Commun. , 2004 , 518 —519
[23 ] 　Shaffer A W, Worden J G, Huo Q. Langmuir , 2004 , 20 : 8343 —8351
[24 ] 　Huo Q , Worden J G. J . Nanopart . Res. , 2007 , 9 : 1013 —1025
[25 ] 　Liu X, Worden J G, Huo Q , et al . Small , 2006 , 2 : 1126 —1129
[26 ] 　Sung KM, Mosley D W, Zhang S G, et al . J . Am. Chem. Soc. ,2004 , 126 : 5064 —5065
[27 ] 　KimJ H , KimJ W. Langmuir , 2008 , 24 : 5667 —5671
[28 ] 　Sardar R , Heap T B , Shumaker-Parry J S. J . Am. Chem. Soc. ,2007 , 129 : 5356 —5357
[29 ] 　Sardar R , Shumaker-Parry J S. Nano Lett . , 2008 , 8 : 731 —736
[30 ] 　Fujiki Y, Tokunaga N , Sada K, et al . Angew. Chem. Int . Ed. ,2006 , 45 : 4764 —4767
[31 ] 　Rodríquez-Llamazares S , Jara P , Yutronic N , et al . J . Colloid Interface Sci . , 2007 , 316 : 202 —205
[32 ] 　Li B , Li C Y. J . Am. Chem. Soc. , 2007 , 129 : 12 —13
[33 ] 　Li B , Ni C Y, Li C Y. Macromolecules , 2008 , 41 : 149 —155
[34 ] 　Wang B B , Li B , Li C Y, et al . J . Am. Chem. Soc. , 2008 , 130 :11594 —11595
[35 ] 　Huo F W, Lytton-Jean A K R , Mirkin C A. Adv. Mater. , 2006 ,18 : 2304 —2306
[36 ] 　Xu X Y, Rosi NL , Mirkin C A , et al . J . Am. Chem. Soc. , 2006 ,128 : 9286 —9287
[37 ] 　黄维安(Huang W A) , 蓝强(Lan Q) , 张妍(Zhang Y) . 化学进展(Progress in Chemistry) , 2007 , 19 : 212 —219
[38 ] 　Bêker A , He J B , Emrick T, et al . Soft Matter , 2007 , 3 : 1231 —1248
[39 ] 　Perro A , Reculusa S , Duguet E , et al . J . Mater. Chem. , 2005 ,15 : 3745 —3760
[40 ] 　Nørgaard K, Weygand MJ , Bjørnholm T, et al . Faraday Discuss. ,2004 , 125 : 221 —233
[41 ] 　Lin Y, Skaff H , Emrick T, et al . Science , 2003 , 299 : 226 —229
[42 ] 　Reincke F , Hickey S G, Vanmaekelbergh D , et al . Angew. Chem.Int . Ed. , 2004 , 43 : 458 —462
[43 ] 　Duan H W, Wang D Y, Kurth D G, et al . Angew. Chem. Int .Ed. , 2004 , 43 : 5639 —5642
[44 ] 　Wang D Y, Duan H W, Mêhwald H. Soft Matter , 2005 , 1 : 412 —416
[45 ] 　Wang J , Wang D Y, Sobal N S , et al . Angew. Chem. Int . Ed. ,2006 , 45 : 7963 —7966
[46 ] 　Wang B , Wang M, Gao C Y, et al . Phys. Chem. Chem. Phys. ,2007 , 9 : 6313 —6318
[47 ] 　Park Y K, Yoo S H , Park S. Langmuir , 2007 , 23 : 10505 —10510
[48 ] 　Wilson R , Chen Y, Aveyard J . Chem. Commun. , 2004 , 1156 —1157
[49 ] 　Chen Y, Aveyard J , Wilson R. Chem. Commun. , 2004 , 2804 —2805
[50 ] 　Genson KL , Hoffman J , Tsukruk V V , et al . Langmuir , 2004 , 20 :9044 —9052
[51 ] 　Xu J , Zubarev E R. Angew. Chem. Int . Ed. , 2004 , 43 : 5491 —5496
[52 ] 　Zubarev E R , Xu J , Sayyad A , et al . J . Am. Chem. Soc. , 2006 ,128 : 15098 —15099
[53 ] 　Jackson A M, Myerson J W, Stellacci F. Nature Mater. , 2004 , 3 :330 —336
[54 ] 　Jackson A M, Hu Y, Stellacci F , et al . J . Am. Chem. Soc. ,2006 , 128 : 11135 —11149
[55 ] 　DeVries G A , Brunnbauer M, Stellacci F , et al . Science , 2007 ,315 : 358 —361
[56 ] 　Carney R P , DeVries GA , Stellacci F , et al . J . Am. Chem. Soc. ,2008 , 130 : 798 —799
[57 ] 　Nakata K, Hu Y, Stellacci F , et al . Adv. Mater. , 2008 , 20 :4294 —4299
[58 ] 　Nelson D R. Nano Lett . , 2002 , 2 : 1125 —1129
[59 ] 　Wang D Y, Mêhwald H. J . Mater. Chem. , 2004 , 14 : 459 —468
[60 ] 　Nakao H , Shiigi H , Ohtani T, et al . Nano Lett . , 2003 , 3 : 1391 —1394
[61 ] 　Fu A H , Micheel CM, Alivisatos A P , et al . J . Am. Chem. Soc. ,2004 , 126 : 10832 —10833
[62 ] 　Claridge S A , Goh SL , Fréchet J MJ , et al . Chem. Mater. , 2005 ,17 : 1628 —1635
[63 ] 　Claridge S A , Liang H Y W, Fréchet J M J , et al . Nano Lett . ,2008 , 8 : 1202 —1206
[64 ] 　Claridge S A , Mastroianni AJ , Fréchet J MJ , et al . J . Am. Chem.Soc. , 2008 , 130 : 9598 —9605
[65 ] 　Novak J P , Feldheim D L. J . Am. Chem. Soc. , 2000 , 122 :3979 —3980
[66 ] 　Li D X, He Q , Li J B , et al . Chem. Mater. , 2007 , 19 : 412 —417
[67 ] 　Li D X, He Q , Li J B , et al . Chem. Eur. J . , 2007 , 13 : 2224 —2229
[68 ] 　Li D X, He Q , Li J B , et al . Adv. Function. Mater. , 2007 , 17 :3134 —3140
[69 ] 　Zou H , Wu S S , Shen J . Chem. Rev. , 2008 , 108 : 3893 —3957
[70 ] 　Yu S H , Cê lfen H. J . Mater. Chem. , 2004 , 14 : 2124 —2147
[71 ] 　Hansen C R , Westerlund F , Bjørnholm T, et al . Langmuir , 2008 ,24 : 3905 —3910
[72 ] 　Dai Q , Worden J G, Huo Q , et al . J . Am. Chem. Soc. , 2005 ,127 : 8008 —8009
[73 ] 　Worden J G, Dai Q , Huo Q. Chem. Commun. , 2006 , 1536 —1538
[74 ] 　Edwards E W, Wang D Y, Mêhwald H. Macromol . Chem. Phys. ,2007 , 208 : 439 —445
[75 ] 　Hao E , Schatz G C. J . Chem. Phys. , 2004 , 120 : 357 —366
[76 ] 　Maier S A , Brongersma M L , Atwater H A , et al . Adv. Mater. ,2001 , 13 : 1501 —1505
[77 ] 　Kasama T, Dunin-Borkowski R E , Wei A , et al . Adv. Mater. ,2008 , 20 : 4248 —4252
[78 ] 　Maier S A , Kik P G, Atwater H A. Appl . Phys. Lett . , 2002 , 81 :1714 —1716
[79 ] 　Yu H , Chen M, Sun S H , et al . Nano Lett . , 2005 , 5 : 379 —382
[80 ] 　Kwon KW, Shim M. J . Am. Chem. Soc. , 2005 , 127 : 10269 —10275
[81 ] 　Shi WL , Zeng H , Sahoo Y, et al . Nano Lett . , 2006 , 6 : 875 —881
[82 ] 　Bao J , Chen W, Li YD , et al . ACS Nano , 2007 , 1 : 293 —298
[1] 陈浩, 徐旭, 焦超男, 杨浩, 王静, 彭银仙. 多功能核壳结构纳米反应器的构筑及其催化性能[J]. 化学进展, 2022, 34(9): 1911-1934.
[2] 杨冬, 高可奕, 杨百勤, 雷蕾, 王丽霞, 薛朝华. 微流控合成体系的装置分类及其用于纳米粒子的制备[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 368-379.
[3] 刘一寰, 胡欣, 朱宁, 郭凯. 基于微流控技术制备微/纳米粒子材料[J]. 化学进展, 2018, 30(8): 1133-1142.
[4] 张咚咚, 刘敬民, 刘瑶瑶, 党梦, 方国臻, 王硕. 纳米粒子在药物传递中的应用[J]. 化学进展, 2018, 30(12): 1908-1919.
[5] 喻志超, 汤淳, 姚丽, 高庆, 徐祖顺, 杨婷婷. 聚合物基模板制备中空介孔材料[J]. 化学进展, 2018, 30(12): 1899-1907.
[6] 毕洪梅, 韩晓军. 磁应答型药物递送载体的设计与构建[J]. 化学进展, 2018, 30(12): 1920-1929.
[7] 李平, 董阿力德尔图, 孙梓嘉, 高歌. N-卤胺类高分子与纳米抗菌材料的制备及应用[J]. 化学进展, 2017, 29(2/3): 318-328.
[8] 陈璐扬, 赵瑾, 龙丽霞, 侯信, 原续波*. 肿瘤免疫治疗中的生物医用载体[J]. 化学进展, 2017, 29(10): 1195-1205.
[9] 杜鑫, 赵彩霞, 黄洪伟, 温永强, 张学记. 树枝状多孔二氧化硅纳米粒子的制备及其在先进载体中的应用[J]. 化学进展, 2016, 28(8): 1131-1147.
[10] 郝锐, 张丛筠, 卢亚, 张东杰, 郝耀武, 刘亚青. 氧化石墨烯/金银纳米粒子复合材料的制备及其SERS效应研究[J]. 化学进展, 2016, 28(8): 1186-1195.
[11] 邱健豪, 何明, 贾明民, 姚建峰. 金属有机骨架材料制备双金属或多金属催化材料及其应用[J]. 化学进展, 2016, 28(7): 1016-1028.
[12] 王昀, 冯岸超, 袁金颖. 刺激响应聚合物在金纳米粒子催化体系中的应用[J]. 化学进展, 2016, 28(7): 1054-1061.
[13] 高党鸽, 梁志扬, 吕斌, 马建中. 细乳液聚合法制备有机/无机纳米复合材料[J]. 化学进展, 2016, 28(7): 1076-1083.
[14] 袁婷联, 蒋莹琰, 王伟. 光热显微术:基于光吸收的单分子成像技术[J]. 化学进展, 2016, 28(5): 607-616.
[15] 刘亚杰, 张鹏, 杜建委, 王幽香. 微纳米粒子的形貌调控及其对药物/基因传递体系的影响[J]. 化学进展, 2016, 28(1): 67-74.