自修復(fù)是生物體中最重要的特性之一，可以發(fā)生在單個分子的尺度（例如DNA的修復(fù)）或者宏觀尺度（骨骼的愈合）。但是，多數(shù)人工結(jié)構(gòu)通常不具備自修復(fù)功能。材料的自修復(fù)可分為外在自修復(fù)和內(nèi)在自修復(fù)。比如，研究人員在金屬、陶瓷或者聚合物中摻入微量的愈合劑來修復(fù)由外界（機(jī)械）損傷對材料產(chǎn)生的破環(huán)。相比之下，內(nèi)在的自我修復(fù)不需要額外的愈合劑，但取決于材料類別和愈合機(jī)制。在自然界中存在許多基于分子原子尺度上的自組裝導(dǎo)致的內(nèi)在自愈現(xiàn)象。例如，磷脂膜可以在機(jī)械損傷后自愈，這種自愈的驅(qū)動力來源于分子（原子）的排列總是朝著最小化總能量的方向進(jìn)行。那么，有無可能構(gòu)建具有自愈功能的膠體粒子自組裝結(jié)構(gòu)呢？為了實(shí)現(xiàn)可以從外界損傷中自我修復(fù)的納米粒子系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須要具有最低的能量表面，同時該結(jié)構(gòu)必須具備高度的穩(wěn)定性。然而，這些條件通常難以滿足。

近日，美國克拉克森大學(xué)嚴(yán)資杰教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)金屬納米顆粒組成的一維超構(gòu)分子中奇特的自修復(fù)特性。在線性偏振光的誘導(dǎo)下，由于強(qiáng)烈的顆粒間相互作用，金屬納米顆粒可以在垂直光偏振方向上自組裝成多種鏈狀結(jié)構(gòu)（即異構(gòu)體），引入外界擾動時會變形甚至分解（即通過調(diào)節(jié)光的偏振態(tài)或通過引入另一束具有不同波長的激光）。去除擾動時，金屬納米顆粒總是趨于形成更穩(wěn)定的二聚體鏈。他們發(fā)現(xiàn)某些二聚體鏈狀超構(gòu)分子可以迅速恢復(fù)到原來的狀態(tài)（構(gòu)型和擾動之前相同）。結(jié)果表明，這些超構(gòu)分子結(jié)構(gòu)中的顆粒二聚體可以顯著提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，當(dāng)某種異構(gòu)體具備最低自由能時（系統(tǒng)中的二聚體數(shù)目達(dá)到最大），可以觀察到這種自組裝結(jié)構(gòu)中的自愈現(xiàn)象。

圖1. 金屬納米顆粒組成的一維超構(gòu)分子中的自修復(fù)；在線偏振光作用下金屬納米顆粒組裝成一維鏈狀結(jié)構(gòu)；加入擾動之后（偏振狀態(tài)改為圓偏振光），鏈狀結(jié)構(gòu)被破壞；當(dāng)擾動去掉后（偏振狀態(tài)重新變?yōu)榫€偏振態(tài)），圖1b中的超構(gòu)分子結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出自我修復(fù)特性。

圖2. 一維金屬納米顆粒超構(gòu)分子；星型表示具有自愈性質(zhì)的結(jié)構(gòu)相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition 上，該工作的第一作者為克拉克森大學(xué)化學(xué)與生物分子工程系的博士后南凡。