郝京誠

山東大學(xué)，膠體與界面化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250100

膠體與界面化學(xué)是研究分散體系的物理化學(xué)性質(zhì)和界面現(xiàn)象的科學(xué)1,2。該學(xué)科與實(shí)際結(jié)合緊密，并與其他學(xué)科密切相關(guān)，其基本原理在物理化學(xué)的各分支學(xué)科中最具基礎(chǔ)性、理論性和應(yīng)用性。近年來，我國學(xué)者在膠體分散體系與界面化學(xué)領(lǐng)域的研究中取得了突破性的進(jìn)展，很多研究結(jié)果得到了國際同行的關(guān)注和認(rèn)可，為提升我國在該領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)地位起到了重大作用。然而，由于國內(nèi)學(xué)者更加關(guān)注納米材料、能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的前沿研究，相較于國際上在膠體與界面化學(xué)領(lǐng)域的研究，國內(nèi)的研究方向也有所偏移。當(dāng)然，納米材料化學(xué)和超分子化學(xué)等新興交叉領(lǐng)域的滲入，以及膠體分散體系現(xiàn)代表征技術(shù)的快速發(fā)展和理論化學(xué)的進(jìn)步，對(duì)膠體與界面化學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究都起到了助推作用。因此，對(duì)我國近年來在該領(lǐng)域的工作進(jìn)行介紹、梳理、歸納，有助于研究者了解我國的研究現(xiàn)狀，選擇適合自己的研究方向和內(nèi)容。

本專輯收集了我國部分膠體與界面化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者在膠體分散體系和兩親分子組裝體系物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用方面的研究成果，以及對(duì)相關(guān)研究的綜述介紹。膠體分散體系研究方面，展示了黃建濱、房喻、齊利民、Zhan Chen、To Ngai、楊恒權(quán)、馮玉軍團(tuán)隊(duì)的新概念、新思路和應(yīng)用等方面的研究結(jié)果；在兩親分子組裝體系方面，展示了王毅琳、閆學(xué)海、韓杰、郭榮、董金鳳、李學(xué)豐、劉鳴華團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新理論、實(shí)驗(yàn)合成等方面的研究結(jié)果。衷心希望《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》的廣大讀者群，特別是膠體與界面化學(xué)的讀者群，能夠喜歡這些文章，并從中得到收獲和啟迪。

I 膠體分散體系的綜述與創(chuàng)新研究成果

相界面廣泛存在，是膠體分散體系的重要內(nèi)容。黃建濱團(tuán)隊(duì)3從相對(duì)廣義的“兩親分子”概念出發(fā)，提出了“油-CO2兩親分子”概念，在該概念基礎(chǔ)的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)合成了一系列多酯頭基為親酯基團(tuán)的“油-CO2兩親分子”，探究了超臨界二氧化碳(scCO2)與白油混相體系中的助混規(guī)律與效果。新穎薄膜材料，例如LB膜的構(gòu)建及應(yīng)用，已成為物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展的熱點(diǎn)。房喻團(tuán)隊(duì)4長期致力于熒光敏感薄膜的創(chuàng)制、薄膜器件化和薄膜器件陣列的研究工作，發(fā)展了系列熒光敏感薄膜材料，研制了針對(duì)爆炸物、毒品、揮發(fā)性有機(jī)污染物等有害物質(zhì)的高性能熒光傳感器和探測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)轉(zhuǎn)化和規(guī)模生產(chǎn)。結(jié)合近期研究進(jìn)展，他們圍繞了薄膜基熒光氣體傳感器的檢測/監(jiān)測應(yīng)用，討論了傳感器創(chuàng)制中涂層化學(xué)的科學(xué)問題，綜述了相關(guān)研究前景和發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)。環(huán)糊精是一類典型的超分子主體，具有親水的表面和不同尺寸的疏水內(nèi)腔，在水溶液中與疏水的小分子容易發(fā)生自組裝。齊利民團(tuán)隊(duì)5利用主客體組裝的策略，通過α-環(huán)糊精(α-CD)與金納米棒表面修飾的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的超分子主客體作用，在水溶液中成功實(shí)現(xiàn)了金納米棒的頭對(duì)頭和肩并肩可控組裝體材料的制備，為非球形納米基元的可控自組裝提供了新思路。仿生防污高分子涂層的構(gòu)建可用于解決海洋生物附著于船舶對(duì)設(shè)施造成危害，并可降低燃料消耗，已經(jīng)被界面化學(xué)研究領(lǐng)域關(guān)注，成為新的熱點(diǎn)內(nèi)容。美國密歇根大學(xué)Zhan Chen研究團(tuán)隊(duì)6通過使用和頻(SFG)振動(dòng)光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)防污材料的界面分析工作。該文中Chen等人總結(jié)了兩性離子高分子、混合電荷式高分子和兩性類肽高分子等防污材料，論述了這些涂層材料的界面性質(zhì)以及鹽離子對(duì)界面水分子的作用，同時(shí)也介紹了防污材料與蛋白質(zhì)及海藻之間的作用。構(gòu)建具有響應(yīng)性的組裝結(jié)構(gòu)，特別是以刺激響應(yīng)性表面活性劑聚集形成不同聚集結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)其響應(yīng)功能，已成為表面活性劑科學(xué)的熱點(diǎn)內(nèi)容。顆粒穩(wěn)定的膠體分散體系，特別是Pickering乳液，近年來得到了越來越多的關(guān)注，但膠體顆粒對(duì)界面的穩(wěn)定作用和膠體顆粒之間相互作用的機(jī)制仍需要深入探索。香港中文大學(xué)魏濤團(tuán)隊(duì)7在膠體顆粒穩(wěn)定的界面領(lǐng)域開展了深入系統(tǒng)的研究。該文中作者系統(tǒng)闡述了膠體顆粒穩(wěn)定的乳液和泡沫的研究現(xiàn)狀，回顧了相關(guān)研究發(fā)展的歷史，同時(shí)介紹了膠體顆粒穩(wěn)定的分散體系在包埋、食品、控釋和干水制備等領(lǐng)域的應(yīng)用。在關(guān)于Pickering乳液的應(yīng)用研究中，楊恒權(quán)團(tuán)隊(duì)8發(fā)展了一種溶劑誘導(dǎo)的Pickering乳液可逆翻轉(zhuǎn)策略，實(shí)現(xiàn)了酶的原位分離和高效循環(huán)利用，這是該團(tuán)隊(duì)近年來關(guān)于Pickering乳液應(yīng)用的新進(jìn)展。液體彈珠是顆粒穩(wěn)定的膠體分散體系，粉末顆粒包裹形成的不潤濕性液滴，近年來得到膠體與界面學(xué)者的廣泛關(guān)注。馮玉軍團(tuán)隊(duì)9針對(duì)近十年來液體彈珠的研究進(jìn)展，綜述了液體彈珠的制備策略、形成機(jī)理、物理性質(zhì)以及相關(guān)應(yīng)用，尤其是在微反應(yīng)器領(lǐng)域的應(yīng)用，展望了液體彈珠的發(fā)展方向與應(yīng)用前景。

II 兩親分子組裝體系的綜述與創(chuàng)新研究成果

表面活性劑在精細(xì)化學(xué)品工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，是膠體與界面化學(xué)研究的核心與基礎(chǔ)。隨著合成化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新穎結(jié)構(gòu)的表面活性劑不斷出現(xiàn)。通過聯(lián)接基將2個(gè)或2個(gè)以上的傳統(tǒng)表面活性劑分子在親水基或接近親水基處連接在一起的Gemini表面活性劑，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的表面化學(xué)性能引起了研究者的強(qiáng)烈興趣。王毅琳團(tuán)隊(duì)10合成了一系列疏水鏈或聯(lián)接基團(tuán)上含有酰胺基或酯基的可生物降解陽離子季銨鹽型Gemini表面活性劑，同時(shí)合成了酰胺基的單鏈表面活性劑以及疏水鏈和聯(lián)接基團(tuán)上同時(shí)含有酰胺鍵的Gemini表面活性劑。通過表面張力、電導(dǎo)、熒光、等溫滴定量熱和1H NMR波譜測定，系統(tǒng)研究了降解基團(tuán)結(jié)構(gòu)和位置對(duì)Gemini表面活性劑聚集行為的影響，以及Gemini表面活性劑和單體表面活性劑在表面活性和聚集行為方面的差異，給出了合成Gemini表面活性劑的重要物理化學(xué)性質(zhì)參數(shù)。肽分子具有氨基酸規(guī)整排列、高度穩(wěn)定的一級(jí)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)明確、可編輯、生物安全性高，肽分子間具有氫鍵等非共價(jià)鍵相互作用，以上特點(diǎn)構(gòu)成了肽分子在超分子組裝中的優(yōu)勢。近年來，閆學(xué)海團(tuán)隊(duì)11在肽分子的超分子組裝體系的結(jié)構(gòu)和功能構(gòu)建方面取得了突破性進(jìn)展。他們綜述了肽基超分子膠體研究領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵性科學(xué)問題，對(duì)這類材料在能源光催化、疾病光診療領(lǐng)域的應(yīng)用做了重點(diǎn)論述。表面活性劑蠕蟲狀膠束和小分子水凝膠具有獨(dú)特的聚集體結(jié)構(gòu)和流變學(xué)特性，其中表面活性劑蠕蟲狀膠束已經(jīng)在油田開采中作為清潔壓裂液被廣泛應(yīng)用，而小分子水凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變形和壓力下難以改變。韓杰和郭榮團(tuán)隊(duì)12研究了非離子表面活性劑Brij 30與離子液體表面活性劑C16imC8Br的模型體系，通過流變性能測定和冷凍刻蝕透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)表征，證明了蠕蟲狀膠束向凝膠的轉(zhuǎn)變，并以Zeta電位和核磁共振化學(xué)位移探究了兩者之間的相互作用。董金鳳和李學(xué)豐團(tuán)隊(duì)13長期開展響應(yīng)性表面活性劑聚集結(jié)構(gòu)和性能的研究，他們利用十六烷基三甲基氫氧化銨和不同結(jié)構(gòu)的甲氧基取代的肉桂酸衍生物構(gòu)建了光響應(yīng)蠕蟲狀膠束體系，研究了甲氧取代基的位置和數(shù)量對(duì)蠕蟲狀膠束結(jié)構(gòu)與光響應(yīng)性的影響，明確了光誘導(dǎo)蠕蟲狀膠束結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中甲氧基取代位置的重要作用。劉鳴華團(tuán)隊(duì)14將具有良好光學(xué)性質(zhì)的喹喔啉衍生物修飾于L-谷氨酸基兩親分子中，得到了含有較大π-共軛頭基的手性功能化凝膠因子，凝膠因子可以自組裝形成由納米纖維組成的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠，該凝膠材料具有多重外界刺激響應(yīng)性，為超分子手性光學(xué)開關(guān)的應(yīng)用提供了一條新途徑。