中德双边首次大规模的科研合作

中德两国的科学家们合作,共同探究复杂的分子是如何进行自组装,以及它们进一步的应用。

TRR61,即“Multilevel Molecular Assemblies: Structure, Dynamics, and Functions”跨区域合作研究中心于2008年成立。德意志研究联合会和中国自然科学基金共同资助了来自明斯特和北京的大约150位研究人员。TRR61是第一次中德两国政府科研机构大规模的合作。 Small期刊最近出版了一期专刊,来报道该项目第一阶段的部分科研成果。德国明斯特大学的Harald Fuchs教授和Lifeng Chi教授、清华大学的张希教授和中科院的张德清教授被邀请担任客座编辑,协助该特刊的出版工作。他们都是TRR61项目执行委员会的成员。这期特刊包括了2篇综述、1篇概念文章、7篇通讯和7篇研究论文。 自然界的系统都是有无数不同类型的小分子结构通过自组装所形成的,化学家、物理学家和生物学家受到自然界的启发,合作进行跨学科的科学研究。这些具有特定功能的结构通过相互作用,在纳米尺度展现出独特的性能,这个领域的研究被称为“超分子系统”。客座编辑介绍说,正是由于合成化学的发展,科学家们才能够制备出作为结构单元的功能性分子。另外,他们也对利用生物系统(如分子马达)结合无机表面制备的混合系统进行了研究。“结合化学、生物学和物理学的知识,对化学结构和功能的关系在整体上更深入的认识,能够帮助我们发展比自然界更简易,但却能够执行复杂操作的人工智能系统。”

Small特刊所报道的该项目第一期的研究成果,主要集中在对自组装机理的研究上,尤其是多层次相互作用、协同作用和自组装过程中的动力学问题。长期的目标是理解并且调控这些系统的性质和功能,尤其是电学、光学和传感的性能,复杂系统在这些方面比传统材料更具优势。

该项目所涉及的研究课题可以从Small所发表的文章中看出。L.F.Chi和Y.L.Li的两篇综述分别介绍了“Structure Formation by Dynamic Self-Assembly”和“Design and Self-Assembly of Molecular Machines on Nanoscale towards Functionalization”。H.P.Xu的概念文章探寻了了“Unconventional Layer-by-Layer Assembly: Surface Molecular Imprinting and Its Applications”。

其它一些文章是关于多个不同的研究方向:从二氧化硅材料的改性(S.Oberhansl, H.Zacharias)到氰化物的光学传感器(G.T.Li),以及金属离子传感器(D.Q.Zhang)、Cucurbit[8]uril自组装的结构单元(G.T.Li)和耗散的探针-分子间作用(G.Langewisch)。

关于不同系统在健康医疗领域的研究: D.S.Liu关于DNA系统,S.Sekula-Neuer关于多种过敏源检测,以及S.Wang关于光感抗真菌聚合物。B.Maier报道了她的研究组关于改变细菌表面蠕动的尝试。

电子学方面的研究:D.Y.Zhong关于表面交替的有机结构,J.N.Liu关于有机异质结的研究。另外还有关于氧化还原活性多层分子(B.J.Ravoo)和有机存储阵列(W.P.Hu)的文章。

当被问道该合作项目的重要性时,Fuchs教授回答道:“我们合作建立了一个非常有意义的研究平台,在此基础上我们可以开展更多新的研究项目,获得更多有意义的研究成果。尤其是能够使两个不同的文化背景,具有互补的科研系统、科研设施等等的研究实体走到一起。这期Small特刊就是该合作项目成果的有力证明。”

客座编辑

Prof. Harald Fuchs, Physikalisches Institut, Westfälische Wilhelsm-Universitaet Muenster; Email: [email protected]

Prof. Xi Zhang, 清华大学; Email: [email protected]

Prof. Lifeng Chi, Physikalisches Institut, Westfälische Wilhelsm-Universitaet Muenster; Email: [email protected]

Prof. Deqing Zhang, 中科院化学所; Email: [email protected]

DOI: 10.1002/smll.v8.4

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