生命体通过转录-翻译法则能高效精准的将信息从DNA传递到蛋白功能机器，进而执行不同的功能。受此启发，我们是否能将此转录-翻译法则应用于人工组装体系？超分子聚合物是将有机小分子通过非共价聚合方式形成的有序聚集体，其组装体结构可通过分子结构、热力学或动力学等因素来精准调控。据此，我们设想是否能将超分子聚合物用作人工转录模板，进而用于指导纳米粒子自组装，获得特定结构的纳米粒子组装体？

近日，山东大学杨志杰教授团队成功利用人工的“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。相关成果以“Diversifying Nanoparticle Superstructures and Functions Enabled by Translative Templating from Supramolecular Polymerization”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2022, 10.1002/anie.202201426)。

该工作报道了基于范德华力相互作用将PDI分子与纳米粒子进行共组装，实现了纳米粒子组装体结构及功能的差异化。该工作中使用的超分子聚合物单体是两侧酰亚胺位不同取代的PDI分子：其中一端为长链烷基链，另一端为甲基取代位置不同的苯乙基基团。DFT计算及形貌表征发现甲基的取代位置将显著影响其超分子聚合方式，分别为宽带、螺旋带以及细纤维。

随后，作者通过将不同的PDI异构体分子和表面包覆烷基链的Au NPs进行共组装，利用PDI分子的烷基链与纳米粒子表面的烷基链构建桥连关系，使超分子聚合物介导纳米粒子组装。在此过程中，成功实现了纳米粒子组装体结构的多样化，从一维超晶格链、到双螺旋超结构、再到二维超晶格片。这样，有机小分子的结构信息从在长度上跨越4-5个数量级传递给纳米粒子超结构。与此同时，这些不同的纳米粒子超结构表现出差异显著的催化性能，通过用分子动力学模拟对其催化性能的差异进行了解释。这项工作有助于开发高度复杂结构的功能性无机/有机纳米复合材料。