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我国学者通过冰介导反应实现二维膜结构的可编程构筑

北京理工大学贺志远教授与陈笑非教授通过冰介导反应与组装的方法在低温条件下实现二维膜结构的可编程构筑。通常认为结冰会降低分子迁移率从而抑制化学反应,本研究发现,冰表面覆盖着纳米尺度的准液层(quasi-liquid layer, QLL),其中的分子仍具有足够的迁移能力,可以发生传质和化学反应。这些发现重新定义了冰:它不再只是一个惰性的冻结模板,而是一个能够调控分子传输和反应活性的动态反应环境。相关成果以“冰介导界面膜合成构筑载体非依赖型微囊体”(Ice-mediated interfacial membrane synthesis of cargo-independent microcapsules)为题,于2026年10月01日发表在《自然•合成》(Nature Synthesis),论文链接https://www.nature.com/articles/s44160-026-01164-8。韩国浦项大学Moon Jeong Park教授,在Nature Synthesis发表专题评述论文(Programming membranes with ice,https://doi.org/10.1038/s44160-026-01148-8),对本项成果做了新闻专题报道。

这项工作的更广泛意义在于其概念上的启发,而不仅仅是技术层面的创新。传统上,化学家通常将反应环境视为需要控制或尽可能降低影响的条件。而在这里,反应环境本身成为主动设计的组成要素。冰并不仅仅是聚合反应发生的介质;通过调控单体传输和反应时间,冰参与塑造了膜的形成过程,并进一步决定了最终结构的可控编程与设计。通过将一种熟悉的物理现象转化为引导化学合成的工具,这项工作拓展了合成材料的设计空间。未来的进展不仅可能来自新型分子构筑单元的开发,也可能来自于对能够引导材料组装、组织和发挥功能的动态环境进行编程。

该策略实现了从“防冰”到“用冰”的跨越,为构筑具备可编程、多级结构的二维高分子材料提供了一条具有普适性的低温合成路径。

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图1. 冰介导界面膜合成构筑载体非依赖型微囊体