“超分子”(supramolecular)一词早在20世纪30年代已经出现,但在科学界受到重视却是50年之后了.超分子化学可定义为/超出分子的化学,是关于若干化学物种通过分子间相互作用结合在一起所构成的,具有较高复杂性和一定组织性的整体的化学.在这个整体中各组分还保持某些固有的物理和化学性质,同时又因彼此间的相互影响或扰动而表现出某些整体功能.超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其他可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成.聚集数可以确定或不确定,这与一分子中原子个数严格确定具有本质区别,把多个组分的基本微观单元聚集成超分子的凝聚力是一些(相对于共价键)较弱的作用力.如范氏力(含氢键)亲水或憎水作用等. 超分子化学的发展特别要提到三个人， Pederson C，Cram D J和Lehn J M，他们分享了1987 年诺贝尔化学奖。1967 年Pederson 等第一次发现了冠醚。他原先想合成的是一个非环聚醚(多元醚)，但在纯化过程中分离出极少量产率仅0.4%的丝状有纤维结构并不溶于羟基溶剂的白晶体。受好奇心驱使，他进行了深入研究，发现它是一种大环聚醚，即命名为冠醚，它是由于非环聚醚前体与碱金属离子配位结合，阳离子使配体预组织后更有利于环化而形成的。这可以说是第一个在人工合成中的自组装作用。Pederson 诺贝尔演说的题目就是“冠醚的发现”，他提到要是当年忽略了这种并非期待的杂质，他可能就与冠醚失之交臂。Cram 诺贝尔演说的题目 是“分子主客体以及它们的配合物的设计”。他受到酶和核酸的晶体结构以及免疫系统专一性的启发，从1950 年代起就想设计和合成较简单的有机化合物，来模仿自然界存在的一些化合物的功能，他认识到高度结构化的配合物是中心，Pederson 的工作一发表，他就意识到这是一个入口，由此开展了系列的主客体化学的研究。主客体也就是生物学中常采用的受体与基质，它们间的作用是典型的自组装作用。Lehn 诺贝尔演说的题目则是“超分子化学——范围与展望、分子、超分子和分子器件”，更直接地提出了超分子化学的命题，他建议将超分子化学定义为“超出分子的化学”(Chemistry beyond themolecule)。早在1966 年，对于神经系统中的过程的兴趣，促使他想到一个化学家如何为这种最高生物功能的研究作出贡献，由于神经细胞运作与跨越细胞膜的Na+ 和K+ 的分布变化有关，因而想设计合成环肽来监控膜间K+ 的传递。Pederson 工作发表后，Lehn 意识到这种物质可以将大环抗菌素的配价能力与醚的化学稳定性结合起来，进一步考虑到具有三维球形空腔的物质，能够整体包围离子，将形成比平面大环更强的配合物，由此设计了大双环配体、多重识别配体等，研究了它们的结构、催化性能、传递性能，并进一步进行分子器件的设计。超分子化学作为化学的一个独立的分支，已经得到普遍认同。它是一个交叉学科，涉及无机与配位化学、有机化学、高分子化学、生物化学和物理化学，由于能够模仿自然界已存在物质的
许多特殊功能，形成器件，因此它也构成了纳米技术、材料科学和生命科学的重要组成部分。除了冠醚外，环糊精、环芳烃(calixarene)、索烃(catenane)、旋环烃(rotaxane)、级联大分子(cascade macromolecules)等作为新的超分子实体，引起广泛关注。
超分子化学简介 按Lehn的定义, 超分子化学就是"分子组装和分子间键的化学 chemistry beyond the molecule".它是研究超分子或分子超结构的形成,性质及应用的化学,包括 分子识别原理,受体化学,分子自组装,超分子光化学,超分子电化学,超分子催化化学,超分子工程学,超分子生命科学等.涉及的学科有:无机及配位化学,分析化学,有机化学,物理化学,生物化学以及材料科学等. 由于物理化学在化学学科中处在重要地位,在超分子化学领域,要想达到通过分子识别和自组装,设计高性能的分子器件和特殊材料;通过对生命机体中某些特定过程的识别和组装的模拟,来了解生命过程的机理及模拟生物催化;通过对主体的选择性识别的研究,寻更为有效的分离技术等,必然要对超分子体系的物理化学性质进行仔细而深入的研究. 进入 90年代以来,越来越多的研究报道涉及到超分子物理化学.随着研究的深入,超分子物理化学将会成为超分子化学中很重要的独立分支之一. 二,超分子体系主客体间的作用力指 由主体和客体在满足能量匹配,几何匹配等条件下, 通过分子间非共价键力的作用,缔合形成的具有某种特定功能和性质的超级分子.或者说, 主客体间的关系必须满足F ischer提出的
"锁和钥匙"原理.非共价键力一般为静电力,范德华力和氢键力,又称弱相互作用,它是产生分子识别的关键,对它的研究有着重要而深远的意义.因为生物主客体的许多特性,生命机体的复杂结构及大多数生命过程等,都离不开弱相互作用(特别是疏水作用和氢键作用).了解非共价键力的性质,我们不仅能设计出具有自然界某些神奇性质的合成体系,还能创造出在学术上和工业上都有很高价值的新的化学产品. 《分子识别原理》一书中系统阐述了主客体间非共价键力的性质,氢键可看作是一种强的范德华力,有分子内和分子间氢键之分,对它的研究已相当广泛.短程力主要是由电子云重叠产生的交换作用.有多种理论模型,常用的方法是基于"自洽场"理论的 "超分子"技术估算作用能.已有多篇用量子化学的从头算(abinitio)方法及半经验(INDOCI)方法对弱相互作用进行估算的论文发表,这方面的研究已取得一定的进展. 三,超分子体系的化学热力学在超分子合成中,通常是主体(H)和客体(G)通过分子识别及组装复合成超分子(H G), 可用通式表示:HG.H+G此过程相当于一个化学反应,相应有反应自由能$G,反应焓$H,反应熵差$S和反应平衡常数Ka.除超分子合成外,还有超分子或分子超结构参与的反应或催化等过程,对这些过程状态函数变量的研究就是超分子热力学. .由于相似主客体间的复合焓一般变化不大,而熵效应却受诸多因素影响,且往往与焓效应相反(即在可能增加 △Hcpl的同时熵损失也会增加),所以在超分子热力学中,熵效应令人更感兴趣.有关熵的各
种研究远远超过焓. 合成及天然给受体复合物的重要特征之一是,在许多非共价键力存在的同时还存在成对作用,从而使熵损失降至最低.William s等人估计熵损失为9～ 45kJ m o l之间,尝试错误其中过程放热越多,T△Scpl越大，然而,据Fersh t等人报道,对某些肽和蛋白质,酰胺-酰胺间氢键的T△Scpl在2～24kJ m o l.所以,估计熵损失在2～45kJ m o l 是比较合适的. 正是因为熵补偿效应的存在,才会出现像蛋白质的三级,四级的复杂结构,使许多复杂生物过程及超分子的合成得以实现. 除了主客体复合过程外,许多有超分子参与的反应或催化作用也和熵效应有密切关系. 复合过程中熵的消耗可以导致下一个反应熵的获得,从而增加反应活性,即可以将熵的损失有效地转化.这已成为受体化学中的重要设计原则之一. 温度对热力学参数的影响 由于研究超分子物理化学的主要目的之一是了解生命过程机理和模拟生物催化,所以在多数情况下,温度为室温或体温。升高温度对超分子的合成是不利的.然而,有机分子在水溶液中形成聚集体,以及蛋白质或多肽在水溶液中折叠的情况下,升高温度,水合焓及水合熵会降低,水合作用削弱了,则以憎水作用为主,对聚集或折叠有利;反之,则很难发生聚集或折叠过程.这种熵致吸引效应,在水溶液的柔性分子识别中,也许起着重要的作用. 超分子体系的电化学 由于超分子组装过程本身一般不涉及电子得失,至多是电子给受体间的复合,所以这方面的研究对象主要是原盐效应及超分子参与的氧化还原反应.除此之外,亦有不少兴趣集中在
LB膜修饰电极和分子超结构的电化学性质上. 1.原盐效应 对盐效应作出较为系统描述的是Schneider等人.在"盐对超分子复合及催化的影响" 一文中他们认为:"盐的存在对有机主,客体分子间的复合,以及催化性能将产生深远的影响".究其原因,一方面,为了使拥有较大的亲脂洞穴的体系能充分溶于水,对有机主客体复合,主体往往需要带有多个电荷的结构,这与近几年来所讨论的酶类催化剂大都含有多个荷电的N原子这一事实相一致;另一方面,某些有机反应,超分子催化的反应可以水取代有机溶剂,即模拟生物酶催化成为可能.而水溶液常离不开盐,故盐效应就显得特别重要. 根据近年来的研究, 可总结出超分子催化剂主要具有以下特征:1 较高的催化活性；2具动力学选择性(以过渡态与基态的复合自由能之差△Gcpl=△G°T-△G°S来衡量,此值愈大,选择性愈高);3在底物大量过量的情况下光棍儿电影下载,反应速率对催化剂浓度为一级,并且在一般情况下会出现 Michaelis2Menten饱和现象 4 可以改变两种离子的反应配向性,选择性加速或抑制某一类反应,从而得到某一种对映异构体;5催化剂一般须有极性侧链以保证水溶性,并有亲脂洞穴以识别有机底物和过渡态,且应带有与过渡态相反的电荷, 然而,组成类似但不拥有亲脂洞穴,或者结构相似却带有与过渡态相同电荷的主体,都不具显著的催化作用;6主客体必要的去溶剂化作用将会降低主体的催化性能. 到目前为止,已有多种生物酶催化通过超分子手段模拟 超分子体系的胶体及界面化学超分子体系的界面化学主要研究
以下几个方面:主客体间的亲和性,主体内洞穴及外表面的大小和客体的形状,航空装备表面处理技术对称性,大小的估计及对复合可能性的影响,亲水和憎水效应,超分子在固体表面组装时固体表面的设计, 超分子聚集体, 超分子流体和液晶等. 固体和表面设计在超分子组装中,一个突出的问题是,如何将超分子非常有序地排列在一固体表面以达到实用目的,如制造分子器件,审批流程非均相催化等.这一工作显然属于前述的"超分子工程学"的范畴.LB膜是一种非常有效的手段,但固体表面应具什么样的性质呢 显然,它应和待组装的主体或者说是吸附质间有着很强的亲和作用.目前常用的固体有金,硅,铂的氧化物,相应的有效结合基分别为巯基或硫醚,有机硅,对十二烷氧基苯酰胺基,硅烷醇].由此组装成的LB膜均各具较好的性质,如具有选择性的离子渗透和识别(如只结合Cu2+而排斥 Fe3+)能力,相当于离子通道作用.不过,LB技术亦有其不足之处,即膜不够稳定,可以被一尘埃粒子所破坏.为得到更稳定,性能更好的膜,一些研究小组便采用了顺序吸附反应的方法.结果发现,除膜稳定性得到提高外,此法还可用于非平面(如高的表面积)底物的吸附, 超分子表面积和体积的计算在蛋白质折叠,药物设计及分子间相互作用中,分子的表面积和体积显得非常重要.在考虑较大分子体系的相互作用时中国武术职业联赛,如主客体复合,要涉及到主客体"匹配"的概念(即假定在一定区域内分子的表面是互补的),这就需要对分子表面的性质作更深入的了解.这里所谓的表面不再是单纯的表面,而是"结构表面",即把表面的点和一系列
的性质如电荷,憎水性,氢键容量等联系起来.然后再根据结构表面的互补(包括性质的补偿)进行分子识别过程. 超分子结构复杂,其表面和体积紧密相关,代表着某些固态三维体系的内外界面,所以它可用作体积或固态三维体系的边界.现在,分子的体积已用于许多药物设计的一些计算, 和表面积一样,将被广泛地用于超分子体系. 超分子科学研究进展 自然界亿万年的进化创造了生命体，而执行生命功能是生命体中的无数个超分子体系。对超分子的认识一直到20世纪中叶，特别是C. J. Pedersen、J. M. Lehn和D. G. Cram等人合成了大环分子(冠醚、穴状配体等)，这些大环化合物能基于非共价键作用选择性地结合某些离子和有机小分子，这一主客体的创新成果获得1987年诺贝尔化学奖。1978年法国科学家J. M. Lehn等超越主客体化学的研究范畴，首次提出了“超分子化学”这一概念，他指出：“基于共价键存在着分子化学领域，基于分子组装体和分子间键而存在着超分子化学”[1]。超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学，它主要研究分子之间的非共价键的弱相互作用，如氢键、 配位键、亲水/疏水相互作用及它们之间的协同作用而生成的分子聚集体的组装、结构与功能。两个世纪以来，化学界创造了2 000万种分子，原则上都可在不同层次组装成海量的、取决于组装体结构具有特殊功能的超分子体系，由此可见，超分子化学开拓了创造新物质与新材料的崭新的无限的发展空间。事实上，自然存在着亿
万个超分子体系居于生命体的核心位置，例如，在细胞内的生物化学过程都由特定超分子体系来执行，像DNA与RNA的合成、蛋白质的表达与分解、脂肪酸合成与分解、能量转换与力学运动体系等。因此超分子科学是研究生物功能、理解生命现象、探索生命起源的一个极其重要的研究领域。经过20多年的快速发展，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等其它学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学，被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。
国际上超分子科学的研究开展得如火如荼，发达国家和地区，如欧盟、美国和曰本等都投入了大量的人力和物力进行超分子科学方面的研究与开发。在国家自然科学基金委、科技部、教育部、中国科学院等相关部门的大力支持下，我国的科学工作者较早地开展了超分子科学研究，并做出了一大批有特的工作。我们结合今年9月在长春举办的超分子国际香山科学会议及部分国内外同行的研究结果来介绍超分子科学研究的热点和基本问题，供国内同行参考。 1 层状超分子组装体 生物膜是细胞的关键组分，又是高效、神奇的超分子体系。它的模拟物就是层状组装体(包括单层膜、多层膜、复合膜等)。层状结构容易表征，是研究分子间作用力及组装方法最好的模型，又是走向实用化的器件原型，所以层状组装超薄膜的构筑与功能化一直是超分子科学研究的热点[2]。 1991年，G.Decher及其合作者
报道了基于阴阳离子静电作用的聚电解质多层膜的制备，称为静电组装技术，拉开了层状组装薄膜研究的序幕[4]。静电组装技术被认为是一种构筑结构和功能可控的有机、无机和有机/无机复合薄膜的有效方法之一。在层状组装多层膜的构筑中，引入含有刚性介晶基团的双头离子能提高多层薄膜的稳定性和改善层间界面的有序度。基于静电组装技术，实现了包容卟啉、酞菁等有机分子，特殊的齐聚物、有机和无机微粒、生物大分子如蛋白质、酶、病毒以及树状分子等在内的物质的多功能较稳定复合薄膜的构筑。一种由金属烷氧基化合物来制备金属氧化物薄膜的组装技术，称为表面溶胶 凝胶技术。这一技术利用金属烷氧基化合物的组装、漂洗和水解活化步骤来制备多层薄膜，这类金属氧化物薄膜能很好地实现对精细纳米结构的复制。层状组装复合膜在化学修饰电极、传感器、微反应器、光电转换器件和电致发光器件等方面具有广泛的应用价值。 层状组装体的成膜驱动力除了静电力之外，还有亲水力/疏水力、配位健、范德瓦尔斯力、偶极 偶极相互作用等等。氢键的强度适中，且有方向性和一定程度的选择性，基于氢键的薄膜组装技术使层状超分子体系的构筑可在非水介质中实现，这种薄膜的结构可以很容易地实现调控。层状插层组装体是另一类有机功能分子插入无机有序层次结构中的性能优异的层状组装体，由于其结构和性能的特殊性与巨大的潜在应用价值，近年引起学术界与企业界的关注，某些成果已处于实用
化阶段。 任何层次结构的体系都是在一定界面组装起来的，表面经过修饰能够适应各种作用力组装的要求。层状结构可分解为Z方向的多层交替膜、XY平面图案化结构和Z方向的沉积与XY平面上组装两者有机结合三个问题。图案化界面的组装通常用特定分子的溶液涂到特定界面上去，溶剂挥发后，分子或微粒借分子间作用力在界面形成特殊的图案。这一看起来很简单的过程，实际上包含分子或微粒在溶液中的聚集状态、溶液在界面选择吸附和界面相结构与相分离与后处理效应等。人们希望跟踪分子或微粒及其聚集体从液相转到界面的过程，以达到调控界面图案结构的目的。合成含有介晶基团的双头双亲分子，由于介晶基团对超分子聚集体的稳定作用，借助原位扫描探针技术，可以研究聚集体从液/固界面转移到气/固界面上的过程。表面沟槽结构也可用单分子膜在很低表面压力下，快速转移至云母或硅片上形成。这种微纳级图案界面对纳电子材料与器件的制备具有重要的意义[5]。将Z方向与XY平面有机结合的组装方法与技术，有多种途经与创新空间，一个成功的实例是将可光交联基团引入静电沉积的多层复合膜，在特定模板屏蔽下光照诱导层间反应，然后洗去未反应部分形成有图案的层状结构。还有将层状结构与微印刷技术结合的方法和电场定向的层状组装方法等。层状组装薄膜是超分子科学从实验室走向实用化的一个窗口，如用层状复合膜修饰的隐性眼镜、改性保鲜膜、防再堵塞冠脉支架等。 2 多维结构与特殊
功能 超分子化学是基于非共价键弱相互作用制备具有复杂和高级有序结构及特殊功能的超分子组装体材料的工具。以碳、硅、氧化物与有机分子、齐聚物、共聚物做构筑基元，通过组装可以构筑纳米点、线、管、带及其阵列以及中空胶囊、核壳微粒、螺旋体、多股螺旋体等，并赋予这些材料以特种功能，且不同的结构在特定条件下可以相互转化，其功能也随之变化。随着人们对分子识别过程中各种作用力本质的逐渐深入理解，人们已经从制备具有特定结构和功能的构筑基元出发来组装具有多维和高级有序结构的复杂超分子体系。以环糊精、大环化合物及其衍生物为构筑基元，可以组装出具有开关功能的套环状组装体。J. M. Lehn提出，如果超分子组装体在外界信号的刺激下能发生形状变化，从而引起组装体的可逆收缩运动，便能获得一种超分子组装体的线性运动马达。含有杂环(如吡啶、嘧啶)的聚合物在溶液中与铅离子(Pb2+)的可逆络合而产生的螺旋/解螺旋过程证实了上述设想的可行性。合成化学是制备超分子构筑基元的好方法，为超分子组装体制备提供了原材料的保障。超分子自组装的对象不仅仅局限于分子尺度，纳米和微米、甚至厘米尺度的物体在适当的条件下也能通过自组装形成高度有序结构的聚集体。将尺度在几百个纳米的聚合物或无机胶体微粒组装，形成不同方式排列，如六方密堆积的膜材料，能实现对光的调制，这为用组装方法制备光子晶体提供了一条思路。具有纳米尺度的物质通过组装，
同样可以形成宏观尺度的超分子组装体材料。 手性是生命体的特征之一。运用超分子科学的方法，以手性化合物为模板，非手性的构筑基元可以组装出具有手性的超分子组装体；运用非手性组分在特定空间的位阻效应，也可以组装出有手性的超分子体系；将手性材料进行组装，可以进一步组装出更为复杂的手性组装体材料，如从含有手性基团的聚合物出发，可组装出具有螺旋手性的组装体。超分子手性组装可以用来模拟生命过程中的手性识别与手性的相互作用。 从上面的例子可以看出，基于分子间的弱相互作用，超分子化学可以构筑复杂和多维的超分子组装体材料，这些材料用传统的共价键有机合成法是很难制备的。由于超分子的自组装是自发进行，所以超分子组装体材料的制备在温和的条件下就可完成。 3 生物与仿生的微体系 生物体与生命过程是亿万年进化的产物，各种生物分子通过不同层次的组装，由微观到宏观，自发地形成了复杂但精确的组装体系，执行着与生命现象密切相关的功能。 病毒是生命体最简单的形式之一，其颗粒虽然远小于细菌，结构也比细菌简单，但却对人类生命健康构成了极大威胁。近年来流行的重大传染病，如艾滋病、SARS、禽流感，都是由病毒引起的。人们对病毒的感染与复制等关键问题知之甚少，影响了人们有效地控制与制服病毒。从病毒的组装与解组装，病毒样颗粒的组装与解组装入手，研究组装过程中诱导因子的作用与机理，病毒样颗粒的结构与免疫机理的关系，设计
和组装具有高效免疫功能的蛋白质复合体、聚合物 DNA复合体，研究细胞中生物超分子体系与病毒关键蛋白的作用机制，可为确定新抗病毒方案打下基础。 生物超分子体系是执行特殊功能的机器，这些机器尺寸虽然很小，但高效又神奇，例如，生物马达。天然的生物马达，如驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等，在生物体内的诸多生命活动中起着重要作用。以超分子组装的手段来模拟天然的生物马达工作的机制，制备纳米和亚微米尺度的分子马达，可以实现生物体内的血液有害物质清除和细胞修复等工作。以生物分子马达为基础，还可以开发更为复杂的纳米机器，能直接将生物体的生物化学能转换成机械能。如将镍纳米棒制成的螺旋桨连接到ATP中轴上，以为细胞内化学反应提供能量的ATP为能源，将化学能转化为机械能，制作有价值的分子马达和纳米机器。生物马达仿生研究，可以启发出很多研究思路。在模拟生物方面，通过在纳米与微米尺度实现分子和超分子的组装与复合，可望在模拟酶和分子反应器、新型免疫的微体系--病毒与疫苗、医用仿生表面与界面设计、结构仿生材料、胶囊智能微体系和生物马达仿生等方面取得突破。超分子体系的仿生研究可以为现代科学的发展提供无限的发展空间。 4 分子间相互作用力的本质及其协同效应 超分子组装体构筑的驱动力包括氢键、配位键、π π 相互作用、电荷转移、分子识别、范德瓦尔斯力、亲水/疏水作用等。研究表明，超分子组装体形成的驱动力往往不是单
一的，多数情况下是以某一种作用力为主，几种作用力协同作用的结果。正是由于驱动力具有多样性和协同性的特点，以及每一种作用力的强度都不是很大，才为人们提供了在时间和空间上对组装体结构进行调节、控制的可能性，才有了组装体丰富多样的结构和由结构决定的功能。研究分子间弱相互作用的本质，以及不同层次有序分子聚集体内和分子聚集体之间的弱相互作用是如何通过协同效应组装形成稳定的有序高级结构，是认识超分子组装体结构与功能之间的关系、制备超分子组装体功能材料的关键。 研究上述问题，既需要在理论和实验上独辟蹊径，发展新的方法论，也需要借鉴成熟的方法。基于原子力显微镜技术的单分子力谱是近年来发展的一种测试生物大分子和聚合物链单链力学性质的技术。近来，单分子力谱方法已经被成功地用作一种研究超分子体系中分子间相互作用，进而揭示超分子结构的本质及动态过程的手段[6]。另外，近来发展的量子点荧光探针技术可以跟踪生物体的输运与反应过程，研究“分子影像(molecullar image)” 以理解分子间的相互作用及其协同效应。分子间相互作用力的理论模拟虽然复杂，但其对于深入认识分子间相互作用力的本质及多种作用力在同一超分子组装体中的协同作用是必不可少的。对于复杂的超分子组装体系，有必要建立一些简化的模型，利用现有的理论分析手段研究其中的弱相互作用力。 5 自组装的理论与技术 自组装是一个过程，它遵循能量最低原理，对开放的
、远离平衡态的有高度活性的体系可能服从耗散结构的准则。自组装过程的研究将是超分子科学的中心课题之一，深入了解这一过程，将对各种结构的组装有重要启迪作用。超分子体系的自组装有不同层次：如从蛋白质大分子组装成特定功能的多酶组装体可分为五个层次，即氨基酸序列；α螺旋、β折叠蛋白结构域；蛋白质三维结构 亚基；亚基缔合体 酶和多酶组装体。超分子组装体的功能产生于组装之中。生物超分子体系是结构复杂的微纳体系，具有自组装、自完善、自修复的特点。这种组装在开放体系中进行，不仅有物料交换，还有信息交换 组装的程序、能量交换，是一种耗散体系。如何模拟生物超分子体系，构筑功能集成的超分子组装体，同时赋予超分子组装体生命物质的一些特征，如自修复功能、自完善和对外界刺激具有感知的功能等；如何实现无界面依托的三维组装；如何通过组装构筑三维的超分子器件和机器，弄清这些问题将有助于自组装理论与技术的突破。同时，在超分子组装体材料的制备中，应该对动态组装给予足够的重视。按照我们的理解，动态组装至少有两个层面上的含义，一方面，处于热力学稳定状态的超分子组装体在动力学上是不稳定的；另一方面，组装体动力学的不稳定性和组装过程的可逆性将赋予组装体纠错功能。未来超分子体系的特征应为信息性和程控性的统一、流动性和可逆性的统一、组合性和结构多样性的统一。 6 超分子组装体结构表征及方法学 近些年来，超分子科学的
新突破在很大程度上依赖于新的表征手段和研究方法的建立。在纳米尺度上研究超分子组装体的结构与功能的关系，有助于建立超分子组装体结构与功能之间的桥梁。扫描探针技术、高分辨透射电镜和近场光学显微镜等一批纳米表征技术的出现，使人们能够很直观地研究超分子组装体的形貌及拓扑结构，这极大地推动了超分子科学的发展。选区电子衍射可以研究超分子组装体在几个纳米尺度上的晶体结构，高分辨电镜可以提供样品微区组分的分析，这些都可以很好地对超分子组装体的化学组成及结构进行表征。核磁共振技术可以提供超分子组装体在溶液中的结构及其结构变化的信息。如何建立方便的原位表征手段，直观地描述超分子组装体在溶液中的结构与超分子组装体从一种环境转移到另一种环境所引起的结构及其功能的变化，搞清这些将有助于认识超分子组装过程。由于超分子组装体是动态的，研究超分子组装体的动态过程对于认识其结构和性质至关重要。超快光谱技术在超分子结构的表征方面很重要，同时也要注意开发其它探针技术在超分子结构表征中的作用。 表征方法学的建立依赖于表征仪器，于是又对表征仪器提出新的要求，这必将推动新的表征仪器的出现。目前虽然有很多商品化的仪器，但这些商品化的仪器的出现总是滞后于研究的需要。因此，需要研究者有能力自己动手研制必要的表征仪器，建立新的表征手段。 综上所述，经过20多年的发展，超分子化学已经发展成为超分子科学，并成为
创造新物质、实现新功能的一种有效的方法。超分子研究已经从基础研究稳步走向高技术的应用，它必将为人类经济的发展做出巨大的贡献。在超分子科学蓬勃发展的今天，我们应该看到，中国超分子科学的研究从开始的模仿、跟踪，已经发展到了自主创新的阶段，在这一领域逐渐形成了具有自己特的工作，如超分子层状构筑、界面超分子组装、纳米超分子材料、超分子组装体作用力研究等。但同时必须看到我国超分子科学研究与国外的差距。我国的超分子科学的研究缺少顶层设计，各个方面的研究缺少必要的联系。建议增加投入，协调各方面的力量，组织重大基础项目以推动我国超分子科学的发展。
因为做的东西是这个方面的,所以多说几句.在CCR上06年第11期专门对该专题做了论述货款回收,以纪念超分子化学20周年,感兴趣的朋友可以看看.06年出版了Anion Receptor Chemistry (Sessler, Jonathan L., Gale, Philip A. and Cho, Won-Seob /Publishing/Books/0854049746.asp,.)
第一章贴在附件中 分子识别的意义 分子识别是超分子化学研究的重要内容之一，指不同分子间的一种特殊的、专一的相互作用，它既满足相互作用的分子间的空间要求，也满足分子间各种次级键力的匹配，可形象地描述为锁和钥匙间的相互关系。分子识别本质上是指
主体分子(受体)对客体分子(底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程。 分子识别包括对中性分子和荷电离子客体的识别，识别过程的关键是受体分子的选择和设计。早在二十世纪六十年代末期，Pedersen首次发现了冠醚化合物，并研究了阳离子与冠醚之间高度选择性配位作用; Lehn开展了穴醚化合物与阳离子配位作用的研究; Cram提出了主客体化学这一概念由此揭开了超分子化学研究的序幕。到二十世纪七十年代，碱金属、碱土金属及胺离子受体的配位化学研究引起人们极大的关注，使阳离子识别迅速成为超分子化学研究领域的热点并渐趋成熟。而阴离子的配位研究尚未引起足够重视，只在近二十年来方开始认识到阴离子识别的重要性，发展成为新的研究领域. 阴离子的重要性 阴离子广泛存在于生物体中, DNA是聚阴离子、大多数酶基体和辅酶也是阴离子、生物体内阴离子的跨膜转移和传递都是通过某种阴离子结合蛋白完成的;阴离子在医学、催化领域和环境科学中也有着举足轻重的作用,过度使用含磷化肥产生的磷酸盐导致河流的富营养化;硝酸盐的代谢物可诱发癌变;核燃料的后处理产生的高砹酸盐严重污染环境。因此，阴离子的监测问题不容忽视，设计合成对不同阴离子具有选择性识别作用的受体分子目前已成为主客体化学与超分子化学领域的研究热点之一． 主体涉及思路: 近年来，多种不同相互作用方式（库仑作用、氢键作用、阴离子偶极相互作用、路易斯酸中心阴离子配位作用、芳环堆积作用以及
各种作用协同识别）已被引入阴离子受体化合物的设计与合成．阴离子识别主体设计主要有以下两种思想：1. 基于静电作用的正电核体系如大环多胺类、胍盐类、季胺盐类等2. 基于氢键、疏水作用、路易斯酸中心等供受体相互作用的中性主体. 从主体构型上看则有环状，钳形，爪型等多种形式. 附件为常见设计思路的图示.
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