复合纳米材料组装体由于其良好的性能和在生物医学、光学材料等领域的应用前景而引起了广泛的关注。设计和制造多用途的纳米杂化材料已经取得了很大的进展。在不同的复合结构中，不同的组装形式为具有集体性质的多功能系统提供了独特的途径。透射电子显微镜用于其形貌和结构的表征，是一种广泛使用的表征手段。

图1 不同种类的有机/无机组装体单元

注：文中图片来源于Chem. Rev., 2019, 119, 1666，论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00401

山东大学结构成分与物性测量平台的透射电子显微镜（HITACHI-7700），广泛应用于纳米材料和软材料研究领域：1)包括高分子聚合物在内的系列软材料，样品组成元素多为轻元素，高的加速电压下很难得到高衬度图像，在低的加速电压(100 kV)下可以得到较为理想的图像；2)高分辨物镜0.204 nm的分辨率，可满足用户对图像分辨率的要求；3)在较低的加速电压下，仍保持较高的分辨率，在最大程度降低样品损伤的同时，获得较高分辨图片。为功能复合材料组装体研究提供了良好的表征手段技术支撑。

图2 结构成分与物性测量平台透射电子显微镜（HITACHI-7700）

特色成果

仪器自2017年8月安装，已运行一万多小时，支持发表SCI论文数百篇，为化学、材料、物理、药学、环境、生物医学等多个研究领域提供了有力支撑。其中近两年在功能复合材料组装体研究领域支持产生了系列特色成果（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 2333；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202201426；ACS Nano 2022, 16, 4551；Chem. Sci. 2022, 13, 4029）。

1.基于人工“转录-翻译”法则的纳米粒子可控组装研究

化学与化工学院杨志杰教授课题组利用人工“转录-翻译”法则获得了多种纳米粒子组装体，具体将三种苝酰亚胺(PDI)分子异构体作为单体进行超分子聚合，并通过超分子聚合物和Au纳米粒子（NPs）间的范德华力，实现纳米粒子组装体超结构及功能的多样化。开放的多孔纳米颗粒超结构可以加速部分有机催化反应，如果封装生物大分子，它们与有序NPs超结构的相互作用可能会潜在地改变其结构和功能。其中所涉及结构借助了透射电镜tilt多角度拍摄。

图3 纳米复合材料的组装形貌分析

注：文中图片来源于J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 2333，论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c12676

图4 纳米复合材料的组装形貌分析

注：文中图片来源于Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202201426，论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202201426

2.基于超分子组装方式的手性发光组装体研究

化学与化工学院邢鹏遥教授课题组制备了一系列苯并咪唑和吡啶的折叠结构超分子组装体，该组装体基于咪唑上二氨基酸形成的分子内氢键表现出螺旋手性性质，且对氯仿有特异性的识别作用，该体系基于简单的氢键折叠组装制备了手性芳香结构，为手性光学物质和圆偏振荧光器件的研究提供了参考意义。另外，通过分子折叠的策略，赋予多面体低聚硅氧烷（POSS）固有手性。将二氨基二茂铁与POSS进行共轭，氨基片段中基于氢键折叠作用的手性传递到二茂铁和POSS，可形成螺旋结构的组装体。该研究为制备独立分子层面手性纳米颗粒提供了新的思路。其中透射电镜表征直观展示了手形体螺旋、纽带等微观形貌。

图5 L-BI3-Ala形貌表征

注：文中图片来源于ACS Nano 2022, 16, 4551，论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11057

图6 不同自组装体形貌表征

注：文中图片来源于Chem. Sci. 2022, 13, 4029，论文链接：https://doi.org/10.1039/D2SC00793B

仪器信息

仪器型号：HT-7700

生产厂家：HITACHI

放置地点：化学二楼123

仪器管理人：封振宇

主要技术参数：

1.分辨率：线0.204 nm，点0.38 nm；

2.放大倍率：x 200 ~ x 200,000高反差模式；x 4,000 ~ x 600,000高倍模式；x 50 ~ x 1,000低倍模式；

3.加速电压：40-120 kV；

4.最大倾斜角：±30°；

5.数字相机：1,024 x 1,024像素。

封振宇简介

高级实验师，山东大学化学与化工学院，结构成分与物性测量平台。长期从事电子显微类/X射线类/表界面分析类大型仪器的研究和管理。管理的仪器包括透射电子显微镜、小角X射线散射仪、比表面积及孔径分析仪、冷冻超薄切片机、光声光谱仪、场发射高分辨透射电镜、X射线单晶衍射仪等。近年来，为多个课题组的多项研究成果在领域内的权威期刊（J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Func. Mater.等）发表提供了重要数据支撑。以第一作者或通讯作者在Sensors and Actuators B, Appl. Phys. Lett.等期刊上发表十余篇论文。