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華人第一人!他,史上最年輕的“三院”院士,發(fā)表第48篇Nat. Commun.!

水表面的化學(xué)性質(zhì)以反應(yīng)活性增強(qiáng)、選擇性明顯和反應(yīng)幾何形狀受限為特征,為化學(xué)和材料合成提供了巨大的潛力。然而,目前對(duì)穩(wěn)定的氣-水界面的要求限制了水表面合成的應(yīng)用,限制了其更廣泛的合成應(yīng)用。
2024年12月3日,德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)/上海交通大學(xué)馮新亮院士在國際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《Mimicking on-water surface synthesis through micellar interfaces》的研究論文,Anupam Prasoon為論文第一作者,馮新亮院士為論文通訊作者。
華人第一人!他,史上最年輕的“三院”院士,發(fā)表第48篇Nat. Commun.!
馮新亮,德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)首席教授,上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院特聘教授,德國馬普高分子研究所杰出課題組組長,歐洲科學(xué)院院士(2019年,39歲),德國工程院院士(2021),德國科學(xué)院Leopoldina化學(xué)部院士(2024)(最年輕的“三院”院士之一)。
1980年出生,2001年本科畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢),2004年獲得上海交通大學(xué)碩士學(xué)位,2008年獲得德國馬普高分子研究所博士學(xué)位。2007年任德國馬普高分子研究所課題組組長,2011年任上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院特聘教授,2012年任德國馬普高分子研究所杰出課題組組長。現(xiàn)擔(dān)任德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)首席教授,也是在德國獲得化學(xué)學(xué)科終身教職的華人第一人。
馮新亮院士目前的研究領(lǐng)域包括新型聚合物的合成方法,有機(jī)和聚合物合成,界面化學(xué),π共軛體系的超分子化學(xué),自下而上合成碳納米結(jié)構(gòu)和石墨烯納米帶,有機(jī)二維晶體,包括二維(超分子)聚合物,二維共軛聚合物和用于光電子,自旋電子學(xué),分子量子和計(jì)算器件的二維共軛金屬有機(jī)框架,二維晶體的電化學(xué)剝離,石墨烯和二維材料的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換,新能源器件和技術(shù)。
研究成果在國際學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了重要影響,在Nature、Science及其子刊等期刊上發(fā)表論文700余篇,總引用量超過12萬次。
華人第一人!他,史上最年輕的“三院”院士,發(fā)表第48篇Nat. Commun.!
在這項(xiàng)工作中,作者提出了一種使用膠束模擬水表面化學(xué)的方法。
該方法涉及超出其臨界膠束濃度(CMC)的帶電表面活性劑分子的自組裝,形成了模擬氣-水界面的膠束超分子結(jié)構(gòu)。這創(chuàng)造了一個(gè)有利于化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境,具有疏水核心和周圍的水層。
作者利用這種模仿水面的方式,組裝具有獨(dú)特受限幾何形狀和優(yōu)先取向的卟啉基單體,在十四種不同的可逆和不可逆化學(xué)反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了卓越的反應(yīng)性和選擇性(≥99%)。
研究人員擴(kuò)展了這種方法的多功能性,進(jìn)一步證明了其在膠束界面上二維(2D)聚合的適用性,成功實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶2D聚合物薄層的水相合成。
該策略顯著拓寬了水表面化學(xué)的可及性,用于廣泛的化學(xué)合成。
華人第一人!他,史上最年輕的“三院”院士,發(fā)表第48篇Nat. Commun.!
圖1:膠束界面模擬水表面合成
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圖2:J-聚集的R1在膠束表面上的預(yù)組裝
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圖3:電荷驅(qū)動(dòng)膠束界面促進(jìn)多層吸附
華人第一人!他,史上最年輕的“三院”院士,發(fā)表第48篇Nat. Commun.!
圖4:膠束表面各種化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)性和選擇性
華人第一人!他,史上最年輕的“三院”院士,發(fā)表第48篇Nat. Commun.!
圖5:合成2DPs的形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征
綜上,作者研究了一種通過膠束界面模仿水表面合成的方法,以實(shí)現(xiàn)高反應(yīng)性和選擇性的化學(xué)反應(yīng)。研究結(jié)果表明,利用帶電表面活性劑自組裝形成的膠束結(jié)構(gòu)能夠有效促進(jìn)多種可逆和不可逆化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)選擇性超過99%,并成功合成了晶態(tài)2D聚合物薄層。
該研究拓展了水表面合成化學(xué)的應(yīng)用范圍,克服了傳統(tǒng)水面合成中對(duì)穩(wěn)定氣-水界面的依賴,提供了一種新的合成策略。這一方法具有廣泛的應(yīng)用前景,可能在藥物合成、材料科學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。
Prasoon, A., Ghouse, S., Nguyen, N. N.?et al.?Mimicking on-water surface synthesis through micellar interfaces.?Nat. Commun., (2024).

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