研 究 背 景
自组装是自然界中一种非常普遍的“自动组装”现象，小到蛋白质分子折叠成型，大到组织和器官的形成，都离不开它。这种神奇的过程之所以能如此精确，是因为生物体内有一套独特的“指令系统”。比如，DNA链上的碱基能精确地配对结合，就为生物大分子的精准组装提供了“设计图纸”。科学家们受到这种自然智慧的启发，利用DNA技术在纳米尺度上成功制造出了一些人工自组装系统。但是，要想让这种精密的“指令编码”在更大的、肉眼可见的宏观尺度上也发挥作用，目前仍然是个很大的难题。
宏观超分子组装（MSA），是超分子化学领域的一个新兴研究方向，它的目标就是解决前面提到的“如何实现微米至毫米尺度物体的精准组装”的难题。自2011年这个概念提出后，MSA技术通过精细控制材料表面分子间的相互作用，已经成功应用于自修复、水下粘附、新型显示、组织工程等领域。MSA具有模块化集成、精准控制表面结合力、可逆组装等优势。正是这种“可逆组装”的特性，使MSA有望用于信息编码领域，能有效克服传统三维编码（比如固定的二维码）一旦做好就无法改变的缺点。
为此，北京化工大学石峰教授与成梦娇教授团队发展了一种基于宏观超分子组装的动态信息编码新方法，实现了高存储容量、动态加密等功能。具体而言，他们采用多重正交刺激响应的水凝胶功能基元，制备了多种信息码阵列；只有施加特定的刺激（比如加热、加某种化学物质或用紫外灯照），才会显露出图案，实现信息的安全存储（加密）。利用超分子作用的“可逆组装”特点，信息码阵列可以被拆散重组，从而改变其中的信息，实现动态改写。一个5x5的信息码阵列，理论上能组合出超过8000亿种不同的编码图案，展现出惊人的存储能力！这大大提高了信息存储的密度，同时降低了成本。这项研究为开发更智能、信息容量更大、能动态改写的信息存储系统提供了全新的思路。
论文以“Lego-like Visible Assembly of Responsive Components via Flexible Supramolecular Connectivity to Realize High-capacity Information Encoding”为题发表于《Supramolecular Materials》。北京化工大学材料科学与工程学院朱桂强博士与张倩博士为论文共同第一作者，北京化工大学化工资源有效利用全国重点实验室石峰教授与成梦娇教授为论文通讯作者，本工作得到了国家自然科学基金委的大力支持。
参考文献
Lego-like Visible Assembly of Responsive Components via Flexible Supramolecular Connectivity to Realize High-capacity Information Encoding
Guiqiang Zhu, Qian Zhang, Benwei Peng, Siyuan Liu, Cuiling Lin, Alexander J.C. Kuehne, Mengjiao Cheng, Feng Shi Supramolecular Materials 2025, 4, 100099
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266724052500008X
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