趙東元，中國科學院院士，復旦大學黨委常委、化學與材料學院院長、校學術委員會主席，國際介觀結構材料協(xié)會主席，世界科學院（TWAS）院士，教育部長江特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，國家自然科學基金委功能介孔材料基礎科學中心首席科學家。復旦大學“浩清”教授、復旦大學校學術委員會主任、國際介觀結構材料協(xié)會主席。
趙院士團隊長期致力于功能介孔材料的界面組裝、可控合成，及其在能源、環(huán)境、生物等領域的應用研究。提出了單元分步組裝機理、有機-有機自組裝新概念，將無機介孔材料的合成擴展到有機高分子組成體系，創(chuàng)制了有序介孔有機高分子、碳材料；發(fā)明了20余種以復旦大學命名（FDU系列）的介孔分子篩新材料，為國際功能介孔材料的發(fā)展做出了重要貢獻。課題組網(wǎng)頁：http://www.mesogroup.fudan.edu.cn/.
目前，趙院士團隊已在Nature、Science等著名期刊上發(fā)表SCI論文超過770篇，撰寫專著4部。論文引用次數(shù)近12萬次（Google Scholar, h指數(shù)170），被ISI Web of Science列為近十年100名引用率最高的化學家之一（排名65），連續(xù)10年被湯森路透社列為全球2012-2021化學、材料兩個領域高被引科學家；也被列為最具國際影響力的中國科學家之一。多項成果被認為是“里程碑”的工作，是該領域的國際領軍人物之一。由于突出貢獻和重要的國際影響力，在國際上享有崇高的學術地位。先后獲得了多項國內外重要獎項，包括國家自然科學一等獎、二等獎，中石化科技進步一等獎，教育部高校科學研究優(yōu)秀成果一等獎；美國化學會ACS Nano Award（2021），Nano Research Award（2020），Khwarizmi 國際獎（2019）等。
此外，趙院士團隊也注重將基礎研究成果轉化到工業(yè)應用中，與中國石化合作，發(fā)明了獨特的核-殼結構功能介-微孔分子篩催化劑（FC38），實現(xiàn)了千噸級工業(yè)生產(chǎn)，并在齊魯石化56萬噸/年裝置實現(xiàn)了工業(yè)化應用，與國際通用UOP催化劑相比，中間餾分油收率提高1.5 %，技術在全國推廣后，每年可增產(chǎn)150萬噸航煤和柴油。將發(fā)明的殼核結構介孔氧化硅材料，作為低介電材料，成功應用到信息產(chǎn)業(yè)的工業(yè)印刷電路板中，目前正在工業(yè)化生產(chǎn)階段，有望取得突破性進展，促進我國高新技術電子信息領域的發(fā)展。
在2022年2月22日，趙東元院士團隊獨立或與其他課題組合作分別在J. Am. Chem. Soc.（IF=15.419）和Angew. Chem. Int. Ed.（IF= 15.336）發(fā)表了最新成果。下面，對這兩篇成果進行簡要的介紹，以供大家學習和了解！
趙東元&李曉民JACS：具有近紅外光學制動器的酶基介孔納米馬達
作為納米馬達運動的最重要參數(shù)之一，酶基納米馬達的精確速度控制在許多生物應用中至關重要。然而，由于其穩(wěn)定的生理環(huán)境，原位操縱酶基納米馬達的運動仍然非常困難。
基于此，復旦大學趙東元院士和李曉民教授（共同通訊作者）等人報道了將近紅外（NIR）光學制動器引入葡萄糖驅動的酶基介孔納米馬達中，首次實現(xiàn)遠程調速。通過合理設計Janus基介孔納米結構，制備了該新型納米馬達，而該結構由SiO2@Au核-殼納米球和酶修飾的有序介孔有機硅材料（PMOs）組成。該納米馬達可以在PMO域上的酶（葡萄糖氧化酶/過氧化氫酶）催化下由葡萄糖的生物燃料驅動，同時SiO2@Au域的Au納米殼可在NIR光照射下產(chǎn)生局部熱梯度，通過熱泳驅動納米馬達。利用獨特的Janus納米結構，酶催化產(chǎn)生的驅動力與NIR熱效應產(chǎn)生的熱泳力方向相反。
因此，使用NIR光學調速器，葡萄糖驅動的納米馬達可以在固定葡萄糖濃度下實現(xiàn)從3.46到6.49 μm/s（9.9-18.5 body-length/s）的遠程速度操縱，即使在覆蓋生物組織后也是如此。作為概念驗證，這種介孔納米馬達的底層吸收可以遠程調節(jié)（57.5-109 μg/mg），這為基于這種新型納米馬達的介孔骨架設計智能主動藥物遞送系統(tǒng)提供了巨大潛力。
圖2. Janus納米馬達在葡萄糖溶液中的運動行為
圖4. Janus納米馬達在100 mM葡萄糖和NIR光照射下的運動行為
圖5. Janus納米馬達和HeLa細胞之間的納米生物相互作用
綜上所述，作者通過合理設計和制備了酶基NIR制動納米馬達，首次實現(xiàn)了穩(wěn)定微環(huán)境下的遠程調速。這種新型納米馬達由SiO2@Au核-殼納米球和GOx/CAT共修飾的PMO的不對稱域構成。PMO域上的GOx/CAT串聯(lián)對可以催化葡萄糖的分解，產(chǎn)生不對稱的局部濃度梯度，導致向Au納米殼側的擴散泳力。Au納米殼可以在NIR照射下產(chǎn)生局部熱梯度，從而產(chǎn)生熱泳力來驅動Janus納米馬達沿與Au納米殼相反的方向（即朝向 PMO側）運動。
精心設計的納米馬達就像一輛汽車，其中PMO充當葡萄糖驅動的發(fā)動機，Au納米殼充當制動器。因此，可以通過調節(jié)不同葡萄糖濃度下NIR的功率密度來遠程調節(jié)納米馬達的速度（3.46-6.49 μm/s，對應于9.9-18.5 body-length/s）。這種近紅外光學速度調節(jié)器的引入可以解決酶基納米馬達在穩(wěn)定的生理環(huán)境下速度不可控的內在缺陷，為開發(fā)用于多種應用的智能介孔納米馬達提供了一個有前景的平臺。
Enzyme-Based Mesoporous Nanomotors with Near-Infrared Optical Brakes.J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c11749.
https://doi.org/10.1021/jacs.1c11749.
趙東元Angew.綜述：單膠束組裝中多功能合成介孔結晶TiO2材料
介觀尺度二氧化鈦（TiO2）結構由于其大的介孔結構，實現(xiàn)了從催化、生物醫(yī)學到能量儲存和轉換的更多技術潛力，以實現(xiàn)理想的可及性和質量傳輸。設計具有新穎介觀和微觀結構的介孔TiO2結構將為各種應用提供充足的機會。
基于此，復旦大學趙東元院士（通訊作者）等人報道了一篇關于從單膠束組裝中多功能合成介孔結晶TiO2材料的綜述。在文中，作者總結了利用嵌段共聚物制備的具有不同結構的介孔結構TiO2材料在能源相關應用方面的最新進展。與其提供所有報道例子的總覽，作者更傾向于強調一般特征、當前的阻礙和新穎的綜合，主要集中在本團隊和合作者最近的實例上。
首先，作者介紹了基本的自組裝過程，以及在實現(xiàn)傳統(tǒng)組裝方法無法解決的晶體介觀結構方面的合成困難。然后，作者介紹了單膠束組裝方法，并說明了它如何被用于構建具有納米級大孔、形態(tài)控制的晶體介孔TiO2材料。代表性的例子包括高度可調的中空、復雜的介孔球、低維介孔單分子膜和復合異質結構。最后，作者總結了利用自組裝技術合成具有定制結構的TiO2材料的合成和應用的總體現(xiàn)狀和未來展望，為開發(fā)先進的能量轉換和存儲設備鋪平道路。
總之，本文重點介紹了用于先進能量存儲和轉換的有序介孔結構TiO2材料的代表性示例。從最近的進展可以明顯看出，一種提出的單膠束組裝策略正在出現(xiàn)，用于制造具有精細納米結構控制的介孔TiO2，為可控合成具有各種結構的晶體介觀結構提供了新思路。
通過對嵌段共聚物與無機前體混合過程中發(fā)生的組裝化學的基本理解，有助于具有獨特介觀或宏觀結構的新型TiO2材料的發(fā)展，包括如何穩(wěn)定F127/TiO2單膠束基元、實現(xiàn)定向介孔和微晶、利用水/油微乳液實現(xiàn)微尺度復雜性以及為層狀膠束建立穩(wěn)定的界面。這種單膠束組裝方法進一步允許通過精細調節(jié)Ti低聚物物質-表面活性劑相互作用和反應條件，即中孔尺寸和體積、壁厚、表面積、結晶相、形態(tài)和尺寸，來精確控制介孔結構TiO2的結構參數(shù)。
Versatile Syntheses of Mesoporous Crystalline TiO2 Materials from Mono-micelle Assembly. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202200777.
https://doi.org/10.1002/anie.202200777.
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