二維納米材料憑借其獨特的結(jié)構(gòu)與優(yōu)異的理化性質(zhì),成為多領(lǐng)域研究熱點,而二維介孔材料融合二維結(jié)構(gòu)與介孔特性,優(yōu)化了傳輸路徑、提升了活性位點可及性,突破了傳統(tǒng)二維材料局限并拓寬了應(yīng)用場景;當前該材料的合成策略雖種類較多,但多數(shù)難以精準調(diào)控結(jié)構(gòu)參數(shù),膠束自組裝作為自下而上的高效可調(diào)控方法,能較好控制孔道與骨架結(jié)構(gòu),其中界面導(dǎo)向法還可制備出多種類型的二維介孔材料,不過該方法仍存在橫向尺寸不可控、結(jié)構(gòu)精度有限等待解問題。
盡管在二維(2D)介孔納米材料的合成方面取得了顯著進展,但對其成分、形態(tài)和尺寸參數(shù)(包括組分分布、橫向尺寸、厚度和介孔幾何結(jié)構(gòu))的精確控制仍然是一項尚未解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。近日,復(fù)旦大學(xué)李曉民課題組與卡塔爾大學(xué)Mohamed F. Mady合作在Journal of the American Chemical Society期刊上發(fā)表研究性論文,開發(fā)了一種界面限制各向異性組裝策略,首次合成了具有可調(diào)結(jié)構(gòu)特征的方形二維介孔納米片,其組分(金屬離子摻雜介孔聚多巴胺或二氧化硅)、橫向尺寸(100~200 nm)、厚度(14~25 nm)及面內(nèi)介孔孔徑(8~20 nm)均可精準調(diào)控。
該策略以截角菱形十二面體(TRD)ZIF-8納米顆粒為晶種,引導(dǎo)介孔膠束在其六個{100}晶面選擇性組裝;方形晶面的幾何限域作用誘導(dǎo)膠束界面有序排列,形成二維片狀結(jié)構(gòu)并繼承晶種方形形貌。刻蝕ZIF-8晶種后,納米片仍維持規(guī)整方形二維形貌及介孔孔道結(jié)構(gòu)。該方法普適性良好,可制備結(jié)構(gòu)參數(shù)可調(diào)、摻雜不同金屬離子的多樣化二維介孔納米材料。為驗證可行性,本研究制備鋅/鐵摻雜介孔聚多巴胺(mPDA-Zn2+/Fe2+)方形納米片,其兼具規(guī)整二維結(jié)構(gòu)、近紅外(NIR)光熱性能與類芬頓催化活性,可實現(xiàn)協(xié)同治療。相較于傳統(tǒng)球形同類材料(最大反應(yīng)速率1.08×10-8 mol·L-1·s-1),該納米片最大反應(yīng)速率達2.11×10-8 mol·L-1·s-1,提升近一倍,腫瘤抑制率最高達90%,抑瘤效果顯著。綜上,本研究建立了結(jié)構(gòu)參數(shù)可精準調(diào)控的方形二維介孔納米片制備新方法,為其在生物醫(yī)學(xué)及其他領(lǐng)域的應(yīng)用開辟新契機。
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圖1. 二維mPDA-Zn2+/Fe2+納米方塊的表征。
Tailoring Square-Shaped 2D Mesoporous Nanosheets via an Interface-Confined Anisotropic Assembly Strategy
Minchao Liu, Hongyue Yu, Yufang Kou, Jia Jia, Yan Yu, Farah M. El-Makaty, Tiancong Zhao, Shuai Wang, Dongyuan Zhao, Mohamed F. Mady*, Xiaomin Li*
J. Am. Chem. Soc.,2026, DOI: 10.1021/jacs.5c18433
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