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第1章 超分子自组装材料的多尺度模拟研究方法 1

1.1引言 1

1.2模拟方法简介 4

1.2.1基于粒子描述的模拟方法 4

1.2.2基于场描述的理论方法 7

1.3构建多尺度模拟体系的粗粒化方案 8

1.3.1概述 8

1.3.2基于模拟体系结构性质的粗粒化方案 10

1.3.3基于模拟体系热力学性质的粗粒化方案 17

1.3.4基于模拟体系能量/力匹配方法的粗粒化方案 20

1.3.5基于分子动力学的杂化模拟方案 23

1.4总结与展望 25

参考文献 26

第2章 超分子光电材料及器件 31

2.1有机发光材料的聚集态结构 31

2.1.1 H-聚集 31

2.1.2J-聚集 31

2.1.3交叉聚集 36

2.1.4其他聚集方式 38

2.2超分子发光晶体结构与性能关系 39

2.2.1分子构型与发光性能 40

2.2.2分子构象与发光性能 41

2.2.3分子排列与发光性能 42

2.2.4超分子作用距离与发光性能 46

2.3单苯环发光材料 47

2.3.1单苯环发光材料的结构特征 47

2.3.2单苯环发光颜色调控 51

2.3.3单苯环发光材料应用 55

2.4柔性有机超分子发光单晶 57

2.4.1塑性有机晶体材料 57

2.4.2弹性有机晶体材料 61

2.4.3弹性发光晶体材料 63

2.5总结与展望 68

参考文献 68

第3章 有机电致发光激发态新概念：由单分子到超分子 72

3.1研究背景与关键问题 72

3.1.1有机电致发光过程中自旋统计问题 72

3.1.2金属配合物磷光材料突破自旋统计 73

3.1.3共轭聚合物材料突破自旋统计 74

3.1.4延迟荧光材料突破自旋统计 75

3.2中性自由基发光的双线态 76

3.2.1有机自由基分子简介 77

3.2.2一些常见的稳定中性自由基分子分类 78

3.2.3双线态发光自由基材料与器件 79

3.3杂化局域-电荷转移激发态 83

3.3.1杂化局域-电荷转移激发态的提出 83

3.3.2杂化局域-电荷转移激发态的形成 85

3.3.3杂化局域-电荷转移激发态的特征 86

3.3.4杂化局域-电荷转移激发态的分子设计与结构调控 93

3.3.5杂化局域-电荷转移激发态材料、器件与应用 96

3.4有机π-π作用双（超）分子激发态 99

3.4.1激基缔合物的定义和特征 100

3.4.2高效率和长寿命的π-π作用双分子发光 101

3.4.3高效率π-π作用双分子发光的实验验证 106

3.4.4离散π-π二聚体堆积的分子设计与超分子构筑 107

3.4.5双分子与超分子发光材料及应用 110

3.5总结与展望 113

参考文献 113

第4章 金属簇组装材料 119

4.1背景介绍 119

4.1.1金属纳米簇的概念与特点 119

4.1.2金属纳米簇的主要性质及应用 120

4.1.3金属纳米簇的聚集诱导发光现象 123

4.2金属纳米簇组装材料的形貌调控 124

4.2.1金纳米簇片状组装材料 124

4.2.2金纳米簇组装材料的结构调控与组装动力学 127

4.2.3铜纳米簇组装材料 131

4.2.4金属纳米簇组装材料的衍生物 133

4.3自组装诱导增强金属纳米簇发光 135

4.3.1基于铜纳米簇的自组装诱导增强发光材料 135

4.3.2铜纳米簇自组装材料的发光中心 137

4.4全光谱发射的铜纳米簇自组装材料 141

4.4.1缺陷调节的自组装诱导发光 141

4.4.2金属掺杂调控自组装材料发光 144

4.4.3配体调控自组装材料发光 148

4.4.4卤原子调控自组装材料发光 151

4.4.5簇间距调控自组装材料发光 153

4.5基于金属纳米簇自组装材料的LED 155

4.5.1单色光及白光LED 156

4.5.2器件构筑新方法 156

4.6总结与展望 160

参考文献 160

第5章 光功能纳米晶与聚合物复合超分子材料 165

5.1引言 165

5.2光功能纳米基元的制备 166

5.2.1半导体纳米晶 166

5.2.2碳基纳米点 166

5.3纳米晶/聚合物复合超分子材料的制备方法及性质 167

5.3.1纳米晶/聚合物复合超分子材料的制备方法 168

5.3.2纳米晶/聚合物一维复合材料 169

5.3.3纳米晶/聚合物二维复合材料 170

5.3.4纳米晶/聚合物体相复合材料 172

5.3.5纳米晶/聚合物复合微球 172

5.4纳米晶/聚合物复合超分子发光材料 175

5.4.1多聚羧基对CdTe纳米晶的表面修饰 175

5.4.2 CdTe纳米晶/咔唑类聚合物组装白光材料 176

5.4.3稳定的钙钛矿纳米晶/聚合物复合发光材料 177

5.4.4碳点/聚合物复合超分子发光材料 178

5.5聚合物/纳米晶复合超分子光电材料 179

5.5.1聚合物/纳米晶杂化太阳能电池的基本原理及表征 179

5.5.2超分子作用力调控活性层形貌与光电性能 181

5.5.3水溶液加工的聚合物/纳米晶杂化太阳能电池 183

5.6纳米晶/聚合物复合超分子高折射率光学材料 188

5.6.1可聚合硫化锌纳米晶体相杂化光学材料 189

5.6.2可聚合石墨烯量子点/聚合物杂化光学材料 191

5.6.3可聚合硅纳米晶/聚合物杂化光学材料 192

5.7总结与展望 194

参考文献 194

第6章 离子簇超分子复合物的组装与功能化 201

6.1组装体、预组装体和复合构筑基元 201

6.1.1超分子化学与自组装 201

6.1.2组装的过程控制和预组装体 203

6.1.3构筑基元对组装结构和性质的导向作用 204

6.2多金属氧簇及其超分子复合物 204

6.2.1多金属氧簇结构及性质 204

6.2.2多金属氧簇离子复合物预组装体 206

6.2.3多金属氧簇超分子复合物的结构性质 207

6.3多金属氧簇超分子复合物组装结构与组装机理 208

6.3.1界面组装与溶液组装 208

6.3.2超分子复合物的组装结构与组分匹配原理 211

6.4多金属氧簇超分子复合物微反应器 213

6.4.1多金属氧簇的催化原理 213

6.4.2多金属氧簇超分子复合物组装体作为微反应器 214

6.4.3多金属氧簇超分子复合物组装体的固载及其催化氧化 218

6.5多金属氧簇超分子复合物液晶 222

6.5.1液晶自组装 222

6.5.2超分子复合物液晶结构 223

6.5.3超分子复合物液晶功能性 226

6.6多金属氧簇超分子复合物生物成像及光热治疗 226

6.6.1多金属氧簇超分子复合物的水相转移 226

6.6.2多金属氧簇超分子复合物组装结构与磁共振成像 227

6.6.3多金属氧簇超分子复合物多功能成像 229

6.6.4多金属氧簇超分子复合物生物成像与一体化治疗 230

6.7多金属氧簇超分子复合物界面层用于有机太阳能器件 232

6.7.1多金属氧簇超分子复合物在聚合物太阳能电池方面的应用 232

6.7.2多金属氧簇超分子复合物的界面相互作用 233

6.8多金属氧簇构筑骨架结构自组装分离膜 234

6.8.1静电力和主客体识别驱动的二维单层骨架结构 234

6.8.2二维单层离子骨架结构构筑及其纳米分离膜 236

6.9总结与展望 238

参考文献 238

第7章 蛋白质组装材料 244

7.1蛋白质组装概述 244

7.2蛋白质组装驱动力 246

7.2.1模板诱导蛋白质自组装 246

7.2.2蛋白质-配体相互作用驱动蛋白质自组装 249

7.2.3主客体识别驱动蛋白质自组装 250

7.2.4金属螯合作用诱导蛋白质自组装 252

7.2.5静电相互作用诱导蛋白质自组装 253

7.2.6多肽调节蛋白质自组装 255

7.2.7聚合物调节蛋白质自组装 256

7.2.8共价诱导蛋白质自组装 258

7.3蛋白质组装体结构与调控 259

7.3.1一维蛋白质组装体 259

7.3.2二维蛋白质组装体 261

7.3.3三维蛋白质组装体 263

7.3.4蛋白质组装结构的调控 265

7.4基于蛋白质组装体构筑生物功能材料 269

7.4.1生物传感材料 269

7.4.2生物催化材料 271

7.4.3生物医学诊断与治疗材料 272

7.4.4其他功能材料 274

7.5总结与展望 276

参考文献 277

第8章 动态超分子自组装及超分子纳米机器 282

8.1引言 282

8.2水溶液自组装动态超分子纳米管 283

8.2.1纳米管的开-关转换 283

8.2.2片层结构卷曲成纳米管 286

8.2.3客体驱动纳米纤维膨胀成空心纳米管 289

8.2.4 DNA及其管状组装体外壳的协同机械运动 291

8.3动态二维纳米片的超分子组装 294

8.3.1面上接枝芳香两亲性分子形成可转换的纳米多孔片状结构 294

8.3.2具有分子泵行为对映体筛选的手性多孔纳米片 298

8.3.3二维多孔异质结构的组装与解组装 301

8.3.4大环异构体选择性组装成静态和动态纳米片 304

8.4具有动态结构变化的α-螺旋肽组装 305

8.4.1螺旋肽的定向组装 305

8.4.2用于对映体捕获的可逆α-螺旋肽 307

8.4.3具有手性膜的α-螺旋肽囊泡作为手性选择性纳米反应器 309

8.5具有响应性的糖纤维用以调控细胞增殖 311

8.6总结与展望 314

参考文献 315

第9章 自修复超分子材料 323

9.1引言 323

9.2自修复材料的制备方法与分类 324

9.2.1自修复材料的制备方法 324

9.2.2自发型和非自发型自修复材料 333

9.3自修复膜材料 334

9.3.1自修复超疏水膜材料 334

9.3.2划痕自修复膜 340

9.4自修复体相聚合物 349

9.4.1自修复水凝胶与弹性体 350

9.4.2高强度自修复体相材料 352

9.4.3功能性自修复体相材料 356

9.5总结与展望 359

参考文献 360

第10章 特种功能超分子材料 368

10.1水基超分子胶黏材料 368

10.1.1以高分子为组装基元的超分子胶黏剂 369

10.1.2基于短肽及氨基酸小分子的超分子胶黏剂 372

10.2基于衣壳蛋白组装调控的抗HPV新材料 378

10.2.1概述 378

10.2.2 HPV L1单体到五聚体组装调控平台的构建及相关小分子组装调控 379

10.2.3影响HPV L1-p形成的热点（hot-spot）发现及以此为靶点的小肽类抑制剂调控 383

10.2.4 HPV16和HPV 18衣壳蛋白L1的杂合共组装调控 385

10.2.5 HPV衣壳蛋白碱性肽链段与含铕多金属氧簇的组装调控及其应用 386

10.2.6多金属氧簇与HPV L1-p的共组装 389

10.3超分子螺旋与孔材料 391

10.3.1概述 391

10.3.2超分子螺旋 391

10.3.3螺旋孔材料 396

10.4功能超分子凝胶 398

10.4.1不同发光颜色的荧光软物质材料 399

10.4.2热响应荧光软物质材料或膜材料 400

10.4.3具有光响应行为的荧光软物质材料 400

10.4.4气体传感器 401

10.4.5离子传感器 402

10.4.6具有手性光学性质的软材料 403

10.4.7其他应用 404

10.5总结与展望 405

参考文献 405

第11章 表面增强拉曼散射活性材料与超分子表征 413

11.1表面增强拉曼散射简介 413

11.2 SERS的基本原理 413

11.3 SERS活性材料 415

11.3.1贵金属 416

11.3.2过渡金属 416

11.3.3半导体材料 416

11.4半导体拉曼散射增强机理 422

11.4.1物理增强机理（表面等离激元共振、米氏共振） 422

11.4.2化学增强机理（电荷转移共振、激子共振） 426

11.4.3半导体SERS选择定则 430

11.5 SERS活性材料用于超分子表征 432

11.5.1 SERS研究组装体系氢键作用 432

11.5.2半导体SERS基底研究分子间弱相互作用 441

11.6总结和展望 441

参考文献 442

第12章 单分子力谱与超分子材料 448

12.1单分子力谱技术简介 448

12.1.1基于磁镊的单分子力谱技术 449

12.1.2基于光镊的单分子力谱技术 450

12.1.3基于原子力显微镜的单分子力谱技术 451

12.2超分子组装推动力的认识 452

12.2.1孤立体系中相互作用 452

12.2.2组装体中作用力的认识 462

12.3基于单分子力谱的超分子材料设计与制备 469

12.3.1仿生材料 469

12.3.2自修复材料 470

12.3.3多重力学响应材料 473

12.4力谱技术的发展 476

12.4.1高速力谱 476

12.4.2力精度提升 477

12.4.3空气相单分子力谱技术 477

12.5总结与展望 480

参考文献 481

索引 487